论文部分内容阅读
导模共振效应是波导所支持的导模(泄漏模)受到光栅衍射级次的激发，引起衍射光能量的重新分配，使光场相对于入射角或波长等物理量的微小变化而出现突变。基于导模共振效应的光学元件，是一种新型的衍射光学元件，具有衍射效率高、共振波长和带宽可控以及在宽光谱范围极低反射率等优良特性。利用它的这些特性，可以制成高反射、高透射、窄带滤波、偏振分离、波长选择等光学器件，在光通信，强激光、生物医学等领域有广阔的应用前景。
本文系统的进行了导模共振光学器件的光学、制备和应用等方面的研究。采用等效介质理论并结合多层平面波导理论详细地讨论了抗反射设计在导模共振滤波器件中的应用；针对传统方法不能同时设计共振峰位置和带宽的弊端，提出了基于递推矩阵极点方程的设计新方法；采用严格的矢量衍射理论对可见光波段浮雕型导模共振光栅进行了结构设计和误差敏感性分析。
采用傅里叶模式理论，对浮雕型和“蝇眼”结构光栅的旁带压缩特性进行了详细的分析；基于金属光栅的表面等离子体共振效应，设计了适用于光通讯波段的透射型滤波器，采用全新的模型，解释了透射增强的物理机制。
详细介绍了全息光刻技术制备导模共振光栅光刻胶掩模的工艺过程，使用实时系统对全息光刻的两个主要工艺步骤-全息曝光与显影过程进行了有效的监测，采用离子束刻蚀工艺，制作了中心波长在1053nm位置附近的Ta2O5导模共振滤波器，光谱测试曲线表明，峰值波长与设计值基本吻合，且峰值透射效率接近20％，这是国内采用Ta2O5波导层得到的透射率的最小值。