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亚波长光栅(SWG)由于工作周期小于入射波长,对入射光只存在零级反射和衍射,因此具有很高的反射效率,是一种性能很好的反射镜,此外,SWG具有体积小、工艺简单、成本低等优点,在光通信领域、集成光学、传感检测、防伪科学等领域有着巨大的应用前景。论文围绕SWG展开研究工作,主要研究了SWG的理论及SWG在谐振腔增强型光探测器(RCE PD)中的应用。本文设计了同心环形SWG结构,相对于其它形状的SWG,同心环形SWG具有严格的二维轴对称结构,不仅偏振特性与入射光的方向无关,并且具有光接收面积大、易于进行三维集成的优点。在此基础上,我们设计了基于同心环形SWG的RCE探测器。论文具体工作成果介绍如下：1.从一维SWG的理论分析入手,分析了同心环形SWG的反射衍射理论。分别研究了结合严格耦合波分析法、传输矩阵法分析一维SWG反射效率的方法,结合有限元法、传输矩阵法分析一维SWG反射效率的方法以及结合严格耦合波分析法、传输矩阵法分析同心环形SWG反射效率的方法。2.仿真计算同心环形SWG的反射谱。研究使用有限元法进行仿真计算的求解步骤、求解原理和边界条件等,在验证软件的可靠性之后计算分析一维SWG的反射谱和同心环形SWG的反射谱,并研究分析了SWG的参数对反射谱的影响。3.实际制备同心环形SWG。研究了微纳加工技术和亚波长光栅的加工步骤,采用电子束曝光和ICP干法刻蚀技术结合的方法实际制备了两组不同尺寸的同心环形SWG,并分别测试得到两组SWG的反射谱。4.设计了基于同心环形SWG结构的RCE探测器。论文分别设计了使用一个同心环形SWG作底镜的RCE PD和使用同心环形SWG作为顶镜和底镜的RCE PD,同心环形SWG底镜在1550nm处的反射效率可以达到99%以上,并且可以在很宽的波长范围内(1370nm到1630nm)达到90%以上的反射效率。采用同心环形SWG作为谐振腔的反射镜,可以解决InP/InGaAsP膜系的DBR反射镜制备困难的问题。经计算可知,基于同心环形SWG的RCE探测器可以在吸收层厚度为100nm时达到90%以上的量子效率。