回音壁模式耦合偏振特性研究

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半导体微腔激光器具有小体积,低功耗,低阈值等优点,在光子集成和光电子集成等方面有广阔的应用前景。微谐振腔是研究半导体微腔激光器的关键器件,其中回音壁模式微腔的研究一直处于技术的尖端,引起研究者的广泛关注。时域有限差分法作为当前最有效的数值计算方法之一,具有直接时域计算、节约储存空间和时间等优点,在计算电磁学中得到了广泛的应用。   本文从理论上分析了电磁波在介质表面的传输特性,讨论了入射波、反射波、折射波和消逝波的偏振(极化)问题;利用时域有限差分法,研究了微盘谐振腔回音壁模式耦合偏振特性。具体包括以下工作:⑴当激励源为高斯源时,微盘谐振腔对高斯源有调制作用,源的偏振方向影响微盘的调制结果,得出X、Y和Z偏振下微盘腔观察点处Ex、Ey和Ez的频谱图,发现谐振频率与偏振方向有关。⑵分别采用X和Y偏振下谐振频率为212THz及Z偏振下谐振频率为218THz的正弦激励源,进一步研究了微盘谐振腔回音壁模式耦合偏振特性。在X、Y或Z偏振下,计算发现微腔内的Ex、Ey、Ez、Hx、Hy和Hz的6个分量都存在;X或Y偏振下,电场分量Ex和Ey耦合进的能量比Ez多,Z偏振下,Ez耦合进的能量比Ex和Ey多;当激励源频率为谐振频率时,回音壁模式耦合效果较好,耦合的能量较多。⑶运用Y偏振下谐振频率为299TH的正弦源,讨论了腔内存储能量与激励源到微盘距离的关系。随着激励源与微盘之间距离的增大,腔内存储能量呈指数衰减变化。
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