具有波长可调性的降对称二维光子晶体微腔

在本文中，我们提出一种由设计的光子晶体结构 (PhC) 支撑的微腔，其同时提供腔模的可调谐性与腔的品质因子。低对称缺陷区通过小对称元素的旋转操控，为频率移动提供了触发效应。缺陷区内由旋转修饰导致的有效填充比偏差，使得不同频率的腔模得以显现。此处，我们数值演示了各所得模随缺陷区构型的频率移动。除波长可调性外，还对略微修饰结构的品质因子、模体积与珀塞尔因子进行了分析。此外，在 $\theta_{rot} =[0^\circ,15^\circ,30^\circ, 40^\circ]$ 的所有旋转修饰场景下观察到的调谐频率模处，研究了在 distinct 频率出现的各模的电场分布。在对硅材料 ($\epsilon_r=12$) 的二维研究之后，进行了三维仿真，并将所得数据用于三维结构的堆叠近似以反推二维，从而可通过与三维对比来交叉检验由二维仿真获得的品质因子。有限的3D结果被逐步投影以近似2D结果，得到指数趋势，其极限处 Q 因子达到 $10^8$ 量级。此外，考虑到微波实验，对氧化铝 ($\epsilon_r=9.61$) 的模分析与品质因子重复了二维和三维仿真。因此，实验分析与数值结果进行了比较，发现二者吻合良好。