利用导模展开法研究三角孔三角晶格光子晶体平板

根据近期的一个提议 [S. Takayama et al., Appl. Phys. Lett. 87, 061107 (2005)]，三角孔的三角晶格可以实现二维光子晶体平板的完全光子带隙。在本工作中，我们利用此处详细给出的导模展开法，对高折射率膜中的这一光子晶格进行了系统的理论研究，并与常规的三角晶格圆孔进行了比较。计算了周期晶格以及其中定义的线缺陷和点缺陷的光子模式色散（光线上方和下方）、带隙图和准导模的固有衍射损耗。主要结果总结如下：(i) 三角孔的三角晶格确实对基阶导模具有完全光子带隙，但可用区域通常受二阶波导模的限制；(ii) 该晶格可以支持偶模（准 TE 偏振）的通常光子带隙，以及奇模（准 TM 偏振）的多个带隙，这些带隙可以调节以实现偶模基频与奇模二倍频之间的双共振频率转换；(iii) 三角晶格（圆孔和三角孔）以及基于这些几何结构的线缺陷波导或点缺陷腔中准导模的衍射损耗相当。结果指出了三角孔三角晶格在非线性光学中的兴趣，并展示了导模展开法在计算光子带色散和衍射损耗方面的有用性，尤其是对高阶光子模。