專利名稱:一種基于二維光子晶體的微納全光顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于二維光子晶體的全光顯示器件，特別是一種微納尺寸的全光顯示器件，屬于基于二維光子晶體的全光顯示器件的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
由于二維光子晶體對光信號具有良好的控制性且便于研制，所以引起了廣大研究者的興趣。但是目前基于二維光子晶體器件主要是光通信方面的研究，沒有涉及可見光方面的研究。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于利用二維光子晶體對光的良好的控制性，提出了一種在可見光波段、結(jié)構(gòu)簡單的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件。
本發(fā)明的原理框圖如圖1所示，包括有有限高度二維光子晶體板層(3)，其中有限高度二維光子晶體板層(3)中引入一條直線的空氣傳輸波導(dǎo)(L)和若干個不同頻率的共振微腔，與若干個不同頻率的共振微腔的頻率相對應(yīng)的若干種不同頻率的信號光從空氣傳輸波導(dǎo)(L)的一端輸入。
上述若干個不同頻率的共振微腔分別對稱位于空氣傳輸波導(dǎo)(L)的兩邊，若干個共振微腔的截面半徑不一樣，且不同截面半徑的微腔所對應(yīng)的從空氣傳輸波導(dǎo)(L)輸入的信號光的共振頻率也不相同。
上述有限高度二維光子晶體板層(3)中引入一條直線的空氣傳輸波導(dǎo)(L)和四個不同頻率的共振微腔(f1、f2、f3、f4)，與四個不同頻率的共振微腔(f1、f2、f3、f4)的頻率相對應(yīng)的四種不同頻率的信號光從空氣傳輸波導(dǎo)(L)的一端輸入。
上述四個不同頻率的共振微腔(f1、f2、f3、f4)的各兩個分別位于空氣傳輸波導(dǎo)(L)的兩邊，四個共振微腔(f1、f2、f3、f4)的截面半徑不一樣，且不同截面半徑的微腔所對應(yīng)的從空氣傳輸波導(dǎo)(L)輸入的信號光的共振頻率也不相同。
上述空氣傳輸波導(dǎo)(L)中傳輸?shù)乃姆N不同頻率的信號光是分別與四個共振微腔(f1、f2、f3、f4)的頻率相對應(yīng)的TM偏振的可見光。
上述四種不同頻率的可見光從空氣傳輸波導(dǎo)(L)的一端輸入，并在波導(dǎo)中傳播，且分別與其頻率相對應(yīng)的共振微腔發(fā)生共振并從微腔中發(fā)射出去。
上述有限高度二維光子晶體板層(3)的底部還設(shè)有緩沖層(2)及襯底(1)，緩沖層(2)和有限高度二維光子晶體板層(3)依次覆蓋在襯底(1)上。
上述有限高度二維光子晶體板層(3)是對可見光透明且折射率較高的光電子材料，襯底(1)及緩沖層(2)是對可見光透明且折射率較低的光電子材料。
本發(fā)明由于采用具有一條空氣傳輸波導(dǎo)和若干個不同頻率的共振微腔的結(jié)構(gòu)，通過改變輸入光的頻率和共振微腔的截面半徑即實現(xiàn)可見光波段的顯示功能，本發(fā)明是一種設(shè)計巧妙的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件。
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a、圖2b、圖2c、圖2d為本發(fā)明的從四個微腔中發(fā)射出來的四種可見光的光強模擬結(jié)果示例圖。
具體實施方式實施例本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括有有限高度二維光子晶體板層3，其中有限高度二維光子晶體板層3中引入一條直線的空氣傳輸波導(dǎo)L和若干個不同頻率的共振微腔，與若干個不同頻率的共振微腔的頻率相對應(yīng)的若干種不同頻率的信號光從空氣傳輸波導(dǎo)L的一端輸入。有限高度二維光子晶體板層3是由有限高度的介質(zhì)柱排成的六方晶格體系。本發(fā)明中的二維光子晶體的禁帶落在可見光波長波段，利用光子晶體禁帶理論以及直線波導(dǎo)和微腔相結(jié)合的理論，本發(fā)明可在同一個光子晶體上實現(xiàn)全光顯示。
上述若干個不同頻率的共振微腔分別對稱位于空氣傳輸波導(dǎo)L的兩邊，若干個共振微腔的截面半徑不一樣，且不同截面半徑的微腔所對應(yīng)的從空氣傳輸波導(dǎo)L輸入的信號光的共振頻率也不相同。
本實施例中，二維光子晶體板層的禁帶寬度為430nm～645nm，包括有一條直線空氣波導(dǎo)L、四個輸出微腔f1、f2、f3、f4。直線波導(dǎo)L的寬度為295nm，長度為3087nm，四個輸出微腔f1、f2、f3、f4的截面半徑分別是130nm、127nm、117nm、113nm，每個微腔與直線波導(dǎo)的距離都是186nm。微腔f1和f2在直線波導(dǎo)L左邊，微腔f1和f2之間的距離為1290nm；微腔f3和f4在直線波導(dǎo)L右邊，微腔f3和f4之間的距離也為1290nm。二維光子晶體板層的高度為430nm，直線波導(dǎo)和所有微腔的高度都為430nm。
上述有限高度二維光子晶體板層3的底部還設(shè)有緩沖層2及襯底1，緩沖層2和有限高度二維光子晶體板層3依次覆蓋在襯底1上。本實施例中，襯底1和緩沖層2的材料為二氧化硅(SiO2)，折射率是1.4；二維光子晶體板層3的介質(zhì)柱的材料為二氧化鈦(TiO2)，對于波長為430nm到645nm的可見光，其折射率為3.16到2.86。
本發(fā)明在波長為430nm至645nm的可見光波段具有顯示功能，圖2所示為發(fā)射光場強度的模擬結(jié)果示例圖。功能模擬所用的信號光脈沖波長分別為430nm、440nm、530nm和560nm。模擬結(jié)果如下當(dāng)波長分別為430nm、440nm、530nm和560nm四種信號光同時在波導(dǎo)L中傳播時，它們將分別與微腔f1、f2、f3、f4發(fā)生共振，并分別從微腔f1、f2、f3、f4向自由空間發(fā)射出去，如圖2a、圖2b、圖2c、圖2d所示。
權(quán)利要求
1.一種基于二維光子晶體的微納全光顯示器件，包括有有限高度二維光子晶體板層(3)，其特征在于有限高度二維光子晶體板層(3)中引入一條直線的空氣傳輸波導(dǎo)(L)和若干個不同頻率的共振微腔，與若干個不同頻率的共振微腔的頻率相對應(yīng)的若干種不同頻率的信號光從空氣傳輸波導(dǎo)(L)的一端輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件，其特征在于上述若干個不同頻率的共振微腔分別位于空氣傳輸波導(dǎo)(L)的兩邊，若干個共振微腔的截面半徑不一樣，且不同截面半徑的微腔所對應(yīng)的從空氣傳輸波導(dǎo)(L)輸入的信號光的共振頻率也不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件，其特征在于上述有限高度二維光子晶體板層(3)中引入一條直線的空氣傳輸波導(dǎo)(L)和四個不同頻率的共振微腔(f1、f2、f3、f4)，與四個不同頻率的共振微腔(f1、f2、f3、f4)的頻率相對應(yīng)的四種不同頻率的信號光從空氣傳輸波導(dǎo)(L)的一端輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件，其特征在于上述四個不同頻率的共振微腔(f1、f2、f3、f4)的各兩個分別位于空氣傳輸波導(dǎo)(L)的兩邊，四個共振微腔(f1、f2、f3、f4)的截面半徑不一樣，且不同截面半徑的微腔所對應(yīng)的從空氣傳輸波導(dǎo)(L)輸入的信號光的共振頻率也不相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件，其特征在于在上述空氣傳輸波導(dǎo)(L)中傳輸?shù)乃姆N不同頻率的信號光是分別與四個共振微腔(f1、f2、f3、f4)的頻率相對應(yīng)的TM偏振的可見光。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件，其特征在于四種不同頻率的可見光從空氣傳輸波導(dǎo)(L)的一端輸入，并在波導(dǎo)中傳播，且分別與其頻率相對應(yīng)的共振微腔發(fā)生共振并從微腔中發(fā)射出去。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件，其特征在于上述有限高度二維光子晶體板層(3)的底部還設(shè)有緩沖層(2)及襯底(1)，緩沖層(2)和有限高度二維光子晶體板層(3)依次覆蓋在襯底(1)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件，其特征在于上述有限高度二維光子晶體板層(3)是對可見光透明且折射率較高的光電子材料，襯底(1)及緩沖層(2)是對可見光透明且折射率較低的光電子材料。
專利摘要
本發(fā)明是一種基于二維光子晶體的全光顯示器件，特別是一種微納尺寸的全光顯示器件。包括有有限高度二維光子晶體板層(3)，其中有限高度二維光子晶體板層(3)中至少引入一條直線的空氣傳輸波導(dǎo)(L)和若干個不同頻率的共振微腔，與若干個不同頻率的共振微腔的頻率相對應(yīng)的若干種不同頻率的信號光從空氣傳輸波導(dǎo)(L)的一端輸入。本發(fā)明由于采用具有一條空氣傳輸波導(dǎo)和若干個不同頻率的共振微腔的結(jié)構(gòu)，通過改變輸入光的頻率和共振微腔的截面半徑即實現(xiàn)可見光波段的顯示功能，本發(fā)明是一種設(shè)計巧妙的基于二維光子晶體的微納全光顯示器件。
文檔編號G02F1/00GK1996098SQ200610122083
公開日2007年7月11日 申請日期2006年9月11日
發(fā)明者李寶軍, 蔡雪娟 申請人:中山大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan