學位論文
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Item 一維光子晶體缺陷層的單向吸收分析(2020) 黃志喜; Huang, Chih-hsi理論上研究了在一維缺陷超導光子晶體材料裡高頻光波出現單向傳播性質。我們考慮用一種非對稱性的光子晶體其結構為(AB)ND(BA)M排列堆疊而成，其中A層材料為具有介電質的材料，B層材料為超導材料，D層為具有電介質材質的缺陷層，然而N、M為堆疊的數目。在本次研究中發現堆疊層數目不同時 (N ≠ M)該光子晶體結構會造成高頻光波出現單向性傳播性，單向傳播共振吸收頻率位置會隨著堆疊層數目(N和M)之間差距越大而增加。其中我們還研究了入射光波偏振角與單向傳播之間的關係，從此次的研究結果發現，當在改變入射光波的偏振方向的狀況下，單向傳播的吸收率幾乎與偏振方向是沒有直接關係地，因此我們提出的這個光子晶體結構技術可以用於設計出與入射光偏振無關的光學元件。 接下來我們還有從理論計算方式下，研究了一維具有缺陷且不對稱堆疊光子晶體結構上光波傳遞的性質，這次的光子晶體結構為 air /(AB)MG(BA)N/air，air/(AQ)MG(QA)N /air和air/(BQ)MG(QB)N/air，其光子晶體堆疊結構中的A層材料是用具有損耗的負介電係數材料，B層則是用了具有損耗地mu-negative material材料，而G層和Q層是用不同折射率的介電材料，另外該光子晶體的堆疊層數目M和N是不同的(M≠N)。此次的研究中我們注意到了在某些條件下其入射光譜會被吸收，導致傳遞光波的光子晶體有單向傳播特性。還有在這個負折射係數材料中，依造我們的計算結果顯示了有兩種單向吸收峰值，一種是會因缺陷層(G)厚度的改變而導致其鋒值頻率位置也隨著變化，另一種吸收峰值就不會隨著缺陷層的厚度改變而波峰頻率位置有所變化，這種的波峰頻率位置是固定在某些頻率位置上，另外這種固定波譜頻率位置的波峰數目會與正向或者反向傳播有所不同，當正向傳播時其波峰數目會是（M-1）個，然而如果是逆向傳播時波峰數目會是N-1個。特別的是當正向傳播與逆向傳播時固定波譜位置這個波峰數目相同為M − N − 1時，該光子晶體的單向傳播特性將消失。 另外一個研究是從理論上研究了改用材料含有n-InSb半導體層且用stage 3 triadic-Cantor-setphotonic crystal（S3 TCS PC）來討論其傳輸特性，依著半導體(n-InSb)介電常數具有可以將光波共振頻率傳輸響分成三個區域，其三個區域分別為兩個傳輸共振頻率遠高於半導體(n-InSb)介電常數的諧振頻率和另一個低於其材料共振諧振頻率的區域，其中半導體的介電常數幾乎是正常數。在光波進入stage 3 triadic-Cantor-setphotonic crystal（S3 TCS PC）結構中，其結構會將光波分成兩組不同共振頻率區域透射波譜，其為缺陷缺陷模式Np模式和非缺陷模式的Np-1模式，，其中一組波譜可以用堆疊層周期數變化而改變其缺陷模式(Np)的波峰數目，另外還可以改變入射光波的角度也會造成TE波和TM波光譜頻率位置的改變，此外還可以調整每一層的厚度來控制非缺陷層模式（Np–1）頻率響應的位置。但是要注意當入射波譜頻率落在5.1~6.2 THz大小區域時Np模式波峰強度對會損耗很大。Item 全像術應用於製作光子晶體之研究(2006) 羅國彰; Kuo-Chang Lo本論文主要在探討利用全像術產生二維或三維週期性的干涉圖案，經曝光和顯影後，製作成光子晶體。首先我們以電腦模擬分析多道平面波干涉的光強度分佈，探討平面波的各項參數對干涉光強度分佈的影響，如光束間的夾角、光波波長對干涉圖案週期的影響，及入射光波強度比對干涉光強度分佈之闗係等，以作為設計光子晶體結構時的重要參考依據；同時我們亦設計並架設一套全像光學干涉系統，以實驗驗證理論的模擬與分析，實際製作出二維的光子晶體結構。此外，我們提出一個簡易的光學檢測方法，可即時觀測所製作的光子晶體之結構與週期。Item 一維超導光子晶體濾波器之設計與研究(2012) 劉家瑋; Jia-Wei Liu光子晶體是具有空間週期性特性的光學介質。本論文目的是在設計和研究一維超導光子晶體的濾波特性。在這篇論文中，我們有三個主題。第一個是採用轉移矩陣法研究超導薄膜上的缺陷模式在介質光子晶體異質結構 （PCH）中的影響。建議的結構在計算垂直入射和斜向入射TE和TM模式的透射光譜。內嵌式的超導薄膜扮演著優化代理光子晶體異質結構缺陷模的角色。 第二部分是在光子晶體（PC）的基礎上使用超導缺陷的雙通道可調諧濾波器的設計和分析。我們探討在相等和不相等的超導薄膜厚度的變化會如何影響濾波特性。然後，我們論證了雙通道濾波器的溫度調諧在使用超導薄膜作為缺陷層上的使用。接下來，我們顯示了對TE波以不同的角度入射的透射光譜，。 第三部分是在分析包含超導材料光子量子井（PQW）的傳輸性能。我們考慮兩種可能的PQW結構，(AB)P(CD)Q(AB)P -不對稱和(AB)P(CD)Q(BA)P -對稱，主要的光子晶體(AB)P是由介電質組成的，A=鈦酸鍶，B=氧化鋁和光子量子井(CD)Q包含D = A和超導層C = YBa2Cu3O7-x，是一個典型的高溫超導薄膜製成的。光子屏障的堆積數目，可以用來作為一個可調諧劑以獲得可調諧濾波器。Item 介電質及金屬多層結構光學濾波器設計與分析(2014) 李維哲; Wei-Che Lee光子晶體是一種不同折射率材料呈週期性排列的光學介質結構，經由模擬設計，可以實現調控電磁波的傳導來符合需求。在本篇論文中，共研究了兩個主題。 第一個是利用轉移矩陣法（TMM）來設計出以矽為基板的抗反射層（ARC），此ARC主要的波段為可見光到紅外線的範圍，力圖將反射率降至最低，提升整體的效率。經由不同的角度來觀察 TE、TM模式下的反射光譜。 第二個主題是利用金屬與介電質材料來設計出光學量子井（PQW）結構，我們分析銀、鋁、銅這三種金屬是否皆具有量子井的特性，結構上都以反對稱結構(AB)^m(MC)^n(AB)^m 為主，A=B=C=介電質，M=金屬，量子井的特性是可做為多通道的濾波器，可藉由調控缺陷的週期來實現，並在最後的分析找出濾波器的工作頻段。