Nâng cao hệ số phẩm chất của bộ lọc phổ cộng hưởng Fano vùng khả kiến dựa trên sự giao thoa các mode dẫn sóng lệch pha trong phiến tinh thể quang tử 2D

Tóm tắt

Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu đạt được về thiết kế, tính toán và mô phỏng bộ lọc phổ cộng hưởng Fano vùng khả kiến dựa trên sự giao thoa của các mode dẫn sóng lệch pha trong phiến tinh thể quang tử hai chiều (PhC-2D). Việc giảm độ bán rộng phổ để tăng hệ số phẩm chất của bộ lọc cộng hưởng dẫn sóng của phiến PhC-2D bằng việc thêm vào giữa mỗi ô đơn vị một phần tử dạng hình trụ tròn hoặc hình trụ chữ nhật mà không thay đổi kích thước ô đơn vị ban đầu. Trong mỗi ô đơn vị của phiến PhC-2D có hai phần tử có hình dạng, kích thước khác nhau nhưng có cùng chỉ số chiết suất, nên tồn tại hai mode dẫn sóng tương ứng. Cả hai mode dẫn sóng trong phiến PhC-2D đều có tính chất là kết hợp với sóng tới từ môi trường ngoài và lệch pha nhau nên biên độ giao thoa tổng sẽ giảm và do vậy độ bán rộng phổ cộng hưởng sẽ bị thu hẹp và hệ số phẩm chất Q của bộ lọc cộng hưởng sẽ được tăng cường. Phương pháp đạo hàm hữu hạn trong miền thời gian (FDTD) được sử dụng để tính toán các phổ phản xạ và mô phỏng các tính chất và đặc trưng quang học của bộ lọc cộng hưởng dẫn sóng. Phổ cộng hưởng dẫn sóng thu được có dạng Fano được làm khớp với mô hình lý thuyết để xác định chính xác các tham số của phổ cộng hưởng: bước sóng cộng hưởng, hệ số phẩm chất, và hệ số bất đối xứng của phổ. Các kết quả thu được cho thấy phổ phản xạ, tính chất và đặc trưng quang học của cộng hưởng dẫn sóng dạng Fano phụ thuộc vào cách chọn hình dạng và các tham số hình học của phần tử được thêm vào phiến PhC-2D. Kết quả này rất có ý nghĩa và là nền tảng cho nghiên cứu các linh kiện “quang học trong không gian” hiệu suất cao.