Bộ lọc sóng quang học vùng ánh sáng đỏ phẩm chất cao sử dụng phiến tinh thể quang tử hai chiều

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 14, Số 1 (2019) 
 BỘ LỌC SÓNG QUANG HỌC VÙNG ÁNH SÁNG ĐỎ 
 PHẨM CHẤT CAO SỬ DỤNG PHIẾN TINH THỂ QUANG TỬ HAI CHIỀU 
 Nguyễn Văn Ân1*, Nguyễn Hoàng Hà2 
 1 Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế 
 2 Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế 
 *Email: ngvanan2009@gmail.com 
 Ngày nhận bài: 11/3/2019; ngày hoàn thành phản biện: 1/3/2019; ngày duyệt đăng: 25/3/2019 
 TÓM TẮT 
 Báo cáo trình bày việc thiết kế, tính toán và mô phỏng bộ lọc cộng hưởng dẫn sóng 
 (Guided-Mode Resonances, GMR) vùng ánh sáng đỏ phẩm chất cao dựa trên sự 
 giao thoa của các mode cộng hưởng lệch pha trong phiến tinh thể quang tử hai 
 chiều (2D-PCS). Hệ số phẩm chất (Q) của bộ lọc GMR được tăng cường bằng cách 
 khắc thêm vào giữa tâm mỗi ô đơn vị của cấu trúc mạng đơn một hố trụ tròn 
 không khí bán kính r. Phương pháp sai phân hữu hạn miền thời gian được sử 
 dụng để tính toán, mô phỏng phổ phản xạ cho bởi bộ lọc GMR. Phổ GMR được 
 làm khớp với biểu thức đặc trưng của phổ cộng hưởng bất đối xứng để xác định 
 chính xác các tham số của phổ: bước sóng cộng hưởng 0, hệ số phẩm chất Q và 
 tham số bất đối xứng q. Các kết quả thu được cho thấy phổ phản xạ và đặc trưng 
 quang học của bộ lọc GMR phụ thuộc vào bán kính r. Kết quả này có ý nghĩa rất 
 quan trọng, là cơ sở để nghiên cứu các linh kiện “quang học không gian” hiệu suất 
 cao. 
 Từ khóa: bộ lọc quang học, phương pháp FDTD, tinh thể quang tử. 
1. MỞ ĐẦU 
 Cấu trúc 2D-PCS với khả năng tồn tại vùng cấm quang (Photonic Band Gap, 
PBG) đã được nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các linh kiện quang tử dùng để dẫn 
truyền, giam giữ, điều khiển và kiểm soát ánh sáng trong không gian hai chiều. 2D-
PCS đang được xem là cấu trúc then chốt cho các mạch tích hợp quang ứng dụng trong 
thông tin quang, cảm biến quang và các hệ thống máy tính lượng tử trong tương lai. 
Với khả năng kiểm soát sự lan truyền và bức xạ tự phát của ánh sáng, cấu trúc 2D-PCS 
đã và đang được quan tâm nghiên cứu do tiềm năng ứng dụng đa dạng của nó. Cấu 
trúc 2D-PCS có thể được sử dụng để chế tạo diode quang [1], thiết bị cảm biến sinh học 
[2], ống dẫn sóng và bộ điều hướng (Circulator) với độ uốn cong đột ngột suy hao cực 
 73 
Bộ lọc sóng quang học vùng ánh sáng đỏ phẩm chất cao sử dụng phiến tinh thể quang tử hai chiều 
thấp [3, 4], bộ cách ly quang (Isolator) [3, 5], bộ tách sóng đa kênh hiệu suất cao [6], bộ 
tạo trễ lan truyền quang [7], chuyển mạch quang năng lượng cực thấp [8], cổng logic cơ 
bản [9, 10], bộ lọc sóng quang học phẳng *11+,< 
 Một trong những ứng dụng của cấu trúc 2D-PCS đang được quan tâm nghiên 
cứu là sử dụng chúng để thiết kế các phần tử chọn lọc bước sóng quang. Các bộ lọc 
sóng quang học phẳng dựa trên sự kết hợp của cấu trúc 2D-PCS dẫn sóng và hốc cộng 
hưởng yêu cầu sự chính xác của kích thước hốc cộng hưởng vì mỗi sự thay đổi nhỏ của 
kích thước hốc cộng hưởng thường đem lại những thay đổi rất lớn về bước sóng và hệ 
số phẩm chất Q của phổ cộng hưởng [12]. Ngoài tính chất dẫn truyền và điều khiển 
sóng trong mặt phẳng, cấu trúc 2D-PCS còn có khả năng kết hợp với sóng tới từ môi 
trường ngoài để hình thành cộng hưởng dẫn sóng (GMR) khi điều kiện cân bằng pha 
giữa hai sóng được thỏa mãn [13, 14]. Bộ lọc GMR sử dụng cấu trúc 2D-PCS có ưu 
điểm là không cần chế tạo hốc cộng hưởng và dễ dàng kết hợp với các kênh dẫn sóng 
vào/ra. Các bộ lọc GMR vùng khả kiến được quan tâm nghiên cứu nhiều trong thời 
gian qua vì nó có nhiều ứng dụng cho các linh kiện hiển thị, cảm biến hình ảnh như 
màn hình tivi, máy tính, điện thoại di động, máy ảnh số, thiết bị đọc sách điện tử, máy 
chiếu kỹ thuật số và nhiều ứng dụng đặc biệt khác [15]. Nhiều vật liệu đã được nghiên 
cứu, sử dụng để chế tạo các bộ lọc GMR vùng khả kiến như hạt nano kim loại và các 
chất màu nhạy sáng [15]. Tuy nhiên, việc sử dụng các chất màu nhạy sáng và các hạt 
nano kim loại bộc lộ nhiều nhược điểm như hiệu suất quang thấp do hấp thụ ánh sáng 
và phát nhiệt nhiều, độ chọn lọc bước sóng không cao,< Gần đây, việc sử dụng cấu 
trúc 2D-PCS cho các bộ lọc GMR vùng khả kiến đã khắc phục được những nhược điểm 
của việc sử dụng vật liệu chất màu nhạy sáng và hạt nano kim loại [16, 17]. Hiện nay, 
hướng nghiên cứu sử dụng cấu trúc 2D-PCS trên nền vật liệu phiến silic nitrit (Si3N4) 
với đế là thủy tinh cho các bộ lọc GMR vùng khả kiến để hạn chế các tổn hao của việc 
sử dụng vật liệu kim loại và silic tinh thể là một hướng đi mới có tính thời sự trong 
công nghệ chế tạo linh kiện quang tử [16, 18]. Vấn đề đặt ra cho nghiên cứu là bộ lọc 
GMR vùng khả kiến sử dụng cấu trúc 2D-PCS phải có hệ số phẩm chất Q cao và có thể 
đơn giản trong chế tạo linh kiện. Cách tiếp cận của nghiên cứu này là đề xuất cấu trúc 
2D-PCS đơn giản ứng dụng cho bộ lọc GMR vùng ánh sáng đỏ có hệ số phẩm chất Q 
cao đồng thời tính toán và mô phỏng để lý giải, chứng minh đề xuất là hợp lý. 
 ...  chu kỳ p không thể tăng quá 
một giới hạn cho phép. Do vậy, việc tìm kiếm cấu trúc đơn giản và tối ưu để tăng được 
hệ số phẩm chất Q mà không thay đổi r0, h và p của cấu trúc ban đầu được đề xuất như 
trên Hình 2(b). Trong Hình 2(b), các hố trụ tròn không khí bán kính r có cùng độ sâu h 
được khắc thêm vào giữa tâm mỗi ô đơn vị của cấu trúc 2D-PCS ban đầu. 
 Phương pháp sai phân hữu hạn miền thời gian được sử dụng để mô phỏng phổ 
phản xạ của kiểu cấu trúc 2D-PCS cho bởi Hình 2(b) với điều kiện biên tuần hoàn theo 
phương x và y nằm trong mặt phẳng chứa hai phương tuần hoàn của cấu trúc và điều 
kiện biên hấp thụ hoàn hảo (PML) theo phương thẳng đứng z. Ánh sáng tới là nguồn 
xung Gaussian phổ rộng được chiếu thẳng góc lên bề mặt cấu trúc, sóng phản xạ tương 
ứng được thu cùng phương nhưng ngược chiều với ánh sáng tới. Bước sóng cộng 
hưởng 0, hệ số phẩm chất Q và tham số bất đối xứng q của phổ bất đối xứng được ước 
lượng qua việc làm khớp phổ phản xạ nhận được từ số liệu mô phỏng với biểu thức (1) 
đặc trưng cho phổ cộng hưởng Fano. 
 Hình 2. Cấu trúc 2D-PCS mạng hình vuông của các hố trụ tròn không khí bán kính r0, 
 độ sâu h, chu kỳ p khắc trong nền điện môi Si3N4 có độ dày d (a); cấu trúc 2D-PCS sau 
 khi khắc thêm các hố trụ tròn không khí bán kính r, độ sâu h vào giữa tâm mỗi ô đơn vị (b). 
4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN 
 77 
Bộ lọc sóng quang học vùng ánh sáng đỏ phẩm chất cao sử dụng phiến tinh thể quang tử hai chiều 
Hình 3. Phổ phản xạ của bộ lọc GMR với các giá trị khác nhau của bán kính r (a); minh họa việc 
 làm khớp phổ phản xạ với biểu thức đặc trưng của phổ Fano trong trường hợp r = 60 nm (b). 
 Để GMR xảy ra trong vùng ánh sáng đỏ, các tham số hình học của 2D-PCS cho 
bởi Hình 2(a) được lựa chọn như sau: chu kỳ tuần hoàn p = 370 nm, độ dày lớp điện 
môi Si3N4 d = 180 nm, bán kính và độ sâu của hố trụ tròn tương ứng là r0 = 80 nm và 
h = 70 nm. Hình 3(a) hiển thị kết quả mô phỏng phổ phản xạ GMR cho bởi cấu trúc ở 
Hình 2(b) ứng với một số giá trị bán kính r khác nhau của các hố hình trụ tròn không 
khí được khắc thêm vào giữa tâm mỗi ô đơn vị của cấu trúc ở Hình 2(a). Kết quả cho 
thấy phổ cộng hưởng dịch chuyển về vùng sóng ngắn khi tăng bán kính r (giảm chiết 
suất hiệu dụng của cấu trúc), điều này hoàn toàn phù hợp với các công bố trước đây về 
sự dịch chuyển phổ GMR theo chiết suất hiệu dụng của cấu trúc 2D-PCS [20, 23, 24]. 
 Phổ GMR có dạng bất đối xứng Fano. Vì vậy, để xác định chính xác các tham số 
đặc trưng cho phổ, chúng tôi thực hiện việc làm khớp biểu thức (1) với các phổ phản xạ 
thu được ở Hình 3(a), Hình 3(b) là một ví dụ minh họa cho việc điều chỉnh này ứng với 
trường hợp r = 60 nm. Kết quả, chúng tôi nhận được sự phụ thuộc của các tham số đặc 
trưng cho phổ cộng hưởng Fano theo các giá trị của bán kính r như trong Bảng 1. 
 Bảng 1. Giá trị các tham số của phổ cộng hưởng Fano phụ thuộc vào bán kính r 
 Bán kính hố r (nm) 0 20 60 100 120 160 
 Bước sóng cộng hưởng 0 (nm) 639,3 638,3 632,8 627,1 623,6 615,5 
 Hệ số phẩm chất Q 328 400 3270 3900 1115 605 
 Tham số bất đối xứng q -4,2 -4,4 -5,6 -12,0 -55,0 5,0 
 Hệ số nhân F 0,0536 0,0490 0,0309 0,0069 0,00033 0,0385 
 Từ các số liệu ở Bảng 1, chúng tôi nhận được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của 
bước sóng cộng hưởng 0 và hệ số phẩm chất Q của phổ GMR theo bán kính r như ở 
Hình 4. Từ kết quả ở Hình 4 cho thấy: khi r tăng từ 0 lên giá trị r0 = 80 nm, hệ số phẩm 
chất Q tăng lên; đặc biệt với trường hợp r = r0 = 80 nm, phổ GMR biến mất. Khi r tiếp 
tục tăng từ giá trị r0 = 80 nm lên giá trị r = 160 nm, hệ số phẩm chất Q giảm. Kết quả 
này có thể được giải thích như sau: khi r tăng từ 0 lên giá trị r0, hai mode cộng hưởng 
tập hợp mạng của hai mạng đơn thành phần lệch pha nhau giao thoa với nhau làm 
giảm hiệu quả ghép nối giữa sóng tới từ không gian ngoài với mode cộng hưởng của 
cấu trúc nên độ bán rộng phổ cộng hưởng giảm, dẫn đến hệ số phẩm chất Q của phổ 
tăng lên. Khi r = r0 = 80 nm, hai mode cộng hưởng tập hợp mạng thành phần có cùng 
biên độ cùng tần số nhưng ngược pha nhau nên chúng triệt tiêu lẫn nhau, nghĩa là đối 
với trường hợp r = r0 = 80 nm, GMR không thể được kích thích trực tiếp bởi ánh sáng 
tới và phổ cộng hưởng biến mất [20]. Ngoài ra, kết quả trên Hình 4 cũng cho thấy: hệ 
số phẩm chất Q cho bởi cấu trúc 2D-PCS Hình 2(b) luôn có giá trị lớn hơn so với hệ số 
phẩm chất Q cho bởi cấu trúc mạng đơn Hình 2(a) (tương ứng với r = 0), nghĩa là việc 
 78 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 14, Số 1 (2019) 
đề xuất cấu trúc 2D-PCS như trên Hình 2(b) để thiết kế bộ lọc sóng quang học GMR 
vùng ánh sáng đỏ nhằm nâng cao hệ số phẩm chất Q cho bộ lọc là hoàn toàn hợp lý. 
 Hình 5 hiển thị sự phân bố điện trường trong cấu trúc 2D-PCS theo mặt phẳng 
xz và mặt phẳng xy tại bước sóng cộng hưởng 0 = 639,3 nm và 0 = 632,8 nm tương 
ứng cho hai trường hợp r = 0 và r = 60 nm với cùng một thang độ lớn của giá trị biên độ 
điện trường. Kết quả Hình 5 cho thấy: trường hợp r = 0 chỉ có một mode điện trường 
phân bố trong cấu trúc 2D-PCS, trong khi đó với trường hợp r = 60 nm ta nhận được 
hai mode điện trường phân bố trong cấu trúc; ngoài ra, mật độ năng lượng điện trường 
phân bố trong cấu trúc với trường hợp r = 60 nm lớn hơn so với trường hợp r = 0, điều 
này hoàn toàn hợp lý vì hệ số phẩm chất Q ứng với trường hợp r = 60 nm lớn hơn so 
với trường hợp r = 0 hay thời gian giam giữ photon trong cấu trúc với trường hợp 
r = 60 nm dài hơn. 
 Hình 4. Sự phụ thuộc của bước sóng cộng hưởng 0 và hệ số phẩm chất Q theo bán kính r. 
 Hình 5. Sự phân bố của điện trường tại bước sóng cộng hưởng 0 = 639,3 nm (a) 
 và 0 = 632,8 nm (b) cho bởi cấu trúc Hình 2(b) ứng với trường hợp r = 0 và r = 60 nm. 
5. KẾT LUẬN 
 Bộ lọc sóng quang học làm việc trong vùng ánh sáng đỏ trên cơ sở hiệu ứng 
GMR của cấu trúc 2D-PCS với hệ số phẩm chất Q cao nhờ có sự giao thoa của hai 
mode cộng hưởng lệch pha trong cấu trúc 2D-PCS đã được chúng tôi thiết kế, tính toán 
và mô phỏng với các thông số cụ thể. Cấu trúc 2D-PCS được tạo ra bằng cách khắc 
thêm các hố trụ tròn không khí vào giữa tâm các ô đơn vị của cấu trúc mạng đơn đã 
 79 
Bộ lọc sóng quang học vùng ánh sáng đỏ phẩm chất cao sử dụng phiến tinh thể quang tử hai chiều 
tăng cường được hệ số phẩm chất Q của bộ lọc nhưng bước sóng cộng hưởng trong 
vùng ánh sáng đỏ của các phổ thay đổi không đáng kể so với cấu trúc ban đầu. Cấu 
trúc 2D-PCS được đề xuất đơn giản, phổ cộng hưởng không phụ thuộc vào sự phân 
cực của ánh sáng tới. Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng để thiết kế và chế tạo các linh 
kiện quang chọn lọc bước sóng ứng dụng trong công nghệ màn hình hiển thị, LED, 
laser,< trên nền tảng GMR sử dụng cấu trúc 2D-PCS. 
LỜI CẢM ƠN 
 Nghiên cứu này được tài trợ bởi đề tài nghiên cứu cấp Đại học Huế năm 2018, 
mã số DHH2018-01-123. 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Bin Liu, Yun-Feng Liu, Shu-Jing Li, Xing-Dao He (2016). High efficiency all-optical diode 
 based on photonic crystal waveguide, Opt. Comm., Vol. 368, pp. 7-11. 
[2]. Hai Yan, Chun-Ju Yang, Naimei Tang, Yi Zou, Swapnajit Chakravarty, Amanda Roth, and 
 Ray T. Chen (2017). Specific Detection of Antibiotics by Silicon-on-Chip Photonic Crystal 
 Biosensor Arrays, IEEE Sensors Journal, Vol. 17, No. 18, pp. 5915-5919. 
[3]. Le Zhang, Dongxiao Yang, Kan Chen, Tao Li, Song Xia (2013). Design of nonreciprocal 
 waveguide devices based on two-dimensional magneto-optical photonic crystals, Optics & 
 Laser Technology, Vol. 50, pp. 195-201. 
[4]. Yong Wang, Dengguo Zhang, Shixiang Xu, Zhengbiao Ouyang, Jingzhen Li (2016). Low-
 loss Y-junction two-dimensional magneto-photonic crystals circulator using a ferrite 
 cylinder, Opt. Comm., Vol. 369, pp. 1-6. 
[5]. A. Soltani, F. Ouerghi, F. AbdelMalek, S. Haxha, H. Ademgil, and E. K. Akowuah (2017). 
 Unidirectional Light Propagation Photonic Crystal Waveguide Incorporating Modified 
 Defects, Optik - International Journal for Light and Electron Optics, Vol. 130, pp. 1370-1376. 
[6]. V. Kannaiyan, R. Savarimuthu, S.K. Dhamodharan (2018). Investigation of 2D-photonic 
 crystal resonant cavity based WDM demultiplexer, Opto-Electronics Review, Vol. 26, pp. 108-
 115. 
[7]. Y. Zhang, X. Zhang X, Y. Wang, R. Zhu, Y. Gai, X. Liu, P. Yuan (2013). Reversible Fano 
 resonance by transition from fast light to slow light in a coupled-resonator-induced 
 transparency structure, Opt. Express, Vol. 21, No. 7, pp. 8570-8586. 
[8]. Kozaki, A. Shinya, S. Matsuo, T. Sato, E. Kuramochi, and M. Notomi (2013). Ultralow-
 energy and high-contrast all-optical switch involving Fano resonance based on coupled 
 photonic crystal nanocavities, Opt. Express, Vol. 21, No. 10, pp. 11877-11888. 
[9]. Hojjat Sharifi, Seyyedeh Mehri Hamidi, Keivan Navi (2016). A new design procedure for 
 all-optical photonic crystal logic gates and functions based on threshold logic, Opt. Comm., 
 Vol. 370, pp. 231-238. 
 80 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 14, Số 1 (2019) 
[10]. S. Divya, A. Sivanantha Raja, S. Selvendran (2017). Designing of All Optical Nand Gate 
 Based On 2d Photonic Crystal, Advances in Natural and Applied Sciences, Vol. 11, No. 7, pp. 
 36-40. 
[11]. Zohreh Rashki, Seyyed Javad Seyyed Mahdavi Chabok (2017). Novel design of optical 
 channel drop filters based on two-dimensional photonic crystal ring resonators, Opt. 
 Comm., Vol. 395, pp. 231-235. 
[12]. Hiroshi Sekoguchi, Yasushi Takahashi, Takashi Asano, and Susumu Noda (2014). Photonic 
 crystal nanocavity with a Q-factor of ~9 million, Opt. Express, Vol. 22, No. 1, pp. 916-924. 
[13]. Y. Ding and R. Magnusson (2004). Resonant leaky-mode spectral-band engineering and 
 device applications, Opt. Express, Vol. 12, No. 23, pp. 5661-5674. 
[14]. Robert Magnusson and Mehrdad Shokooh-Saremi (2008). Physical basis for wideband 
 resonant reflectors, Opt. Express, Vol. 16, No. 5, pp. 3456-3462. 
[15]. Ram W. Sabnis (1999). Color filter technology for liquid crystal displays, Displays, Vol. 20, 
 No. 3, pp. 119-129. 
[16]. Mohammad Jalal Uddin, and Robert Magnusson (2013). Guided-Mode Resonant Thermo-
 Optic Tunable Filters, Photon. Technol. Lett. IEEE, Vol. 25, No. 15, pp. 1412-1415. 
[17]. Fei Cheng, Jie Gao, Liliana Stan, Daniel Rosenmann, David Czaplewski, and Xiaodong 
 Yang (2015). Aluminum plasmonic metamaterials for structural color printing, Opt. 
 Express, Vol. 23, No. 11, pp. 14552-14560. 
[18]. Mohammad Jalal Uddin and Robert Magnusson (2013). Highly efficient color filter array 
 using resonant Si3N4 gratings, Opt. Express, Vol. 21, No. 10, pp. 12495-12506. 
[19]. U. Fano (1961). Effects of Configuration Interaction on Intensities and Phase Shifts, Phys. 
 Rev., Vol. 124, No. 6, pp. 1866-1878. 
[20]. Wenyu Zhao, Huan Jiang, Bingyi Liu, Yongyuan Jiang, Chengchun Tang, and Junjie Li 
 (2015). Fano resonance based optical modulator reaching 85% modulation depth, Appl. 
 Phys. Lett., Vol. 107, No. 17, pp. 171109. 
[21]. Wenyu Zhao, Dongquan Ju, Yongyuan Jiang, and Qiwen Zhan (2014). Dipole and 
 quadrupole trapped modes within biperiodic Silicon particle array realizing threechannel 
 refractive sensing, Opt. Express, Vol. 22, No. 25, pp. 31277-31285. 
[22]. Quang Minh Ngo, Khai Q. Le, and Vu Dinh Lam (2012). Optical bistability based on 
 guided-mode resonances in photonic crystal slabs, J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 29, No. 6, pp. 
 1291-1295. 
[23]. Van An Nguyen, Quang Minh Ngo, and Khai Quang Le (2018). Efficient Color Filters 
 Based on Fano-Like Guided-Mode Resonances in Photonic Crystal Slabs, IEEE Photonics 
 Journal, Vol. 10, No. 1, pp. 2700208. 
[24]. Chunchen Lin, Zhaolin Lu, Shouyuan Shi, Ge Jin, and Dennis W. Prather (2005). 
 Experimentally demonstrated filters based on guided resonance of photonic-crystal films, 
 Appl. Phys. Lett., Vol. 87, No. 9, pp. 091102. 
 81 
Bộ lọc sóng quang học vùng ánh sáng đỏ phẩm chất cao sử dụng phiến tinh thể quang tử hai chiều 
 GUIDED-MODE RESONANCES IN TWO-DIMENSIONAL PHOTONIC 
 CRYSTAL SLABS FOR HIGH QUALITY RED FILTER APPLICATIONS 
 Nguyen Van An1*, Nguyen Hoang Ha2 
 1 Faculty of Electronics and Telecommunications, University of Sciences, Hue University 
 2 Faculty of Information Technology, University of Sciences, Hue University 
 *Email: ngvanan2009@gmail.com 
 ABSTRACT 
 This report presents the designs, calculations and simulations of the high quality 
 guided-mode resonance (GMR) filter in the red region based on the interference of 
 the two in-plane waves oscillate towards the opposite directions with a phase 
 difference in two-dimensional photonic crystal slabs (2D-PCS). The quality factor 
 (Q-factor) of the GMR filter is enhanced by introducing in the center of each unit 
 cell of a single lattice structure of a radial air cylinder r. In this work, the Finite-
 Difference Time-Domain (FDTD) method was used to determine the reflection 
 spectra and simulated optical characteristics of the GMR filter. The simulated 
 spectra have asymmetric forms (Fano-like) and were fitted to the theoretical model 
 to determine exactly the resonant characteristics such as resonant wavelength 0, 
 Q-factor and asymmetric factor (q-factor). The results show that the reflectance 
 spectrum and the optical characteristics of the GMR filter depend on the radius r. 
 These results are very important, they are the basis for studying efficient “free-
 space optic” devices. 
 Keywords: optical filter, finite-difference time-domain method, photonic crystals. 
 Nguyễn Văn Ân sinh ngày 08/12/1973 tại Quảng Nam. Năm 1996, ông tốt 
 nghiệp cử nhân ngành Vật lý tại trường Đại học Khoa học - Đại học Huế. 
 Năm 2000, ông tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Vật lý chất rắn tại trường 
 Đại học Khoa học - Đại học Huế. Hiện tại đang là nghiên cứu sinh tiến sĩ 
 chuyên ngành Vật liệu quang học, Quang điện tử và Quang tử thuộc Viện 
 Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Từ 
 năm 1996 đến nay, ông công tác tại trường Đại học Khoa học - Đại học 
 Huế. 
 nh v c nghi n c u: điện tử, quang tử, cảm biến quang tử. 
 82 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 14, Số 1 (2019) 
 Nguyễn Hoàng Hà sinh ngày 22 11 19 6 tại Thăng Bình, Quảng Nam. 
 Năm 1999, ông tốt nghiệp cử nhân ngành Công nghệ thông tin tại trường 
 Đại học Khoa học - Đại học Huế. Năm 200 , ông tốt nghiệp thạc sĩ chuyên 
 ngành Khoa học máy tính tại trường Đại học Khoa học - Đại học Huế. 
 Năm 201 , ông tốt nghiệp tiến sĩ chuyên ngành Khoa học máy tính tại 
 trường Đại học Khoa học - Đại học Huế. Hiện tại đang công tác tại khoa 
 Công nghệ thông tin, trường Đại học Khoa học - Đại học Huế. 
 nh v c nghi n c u: Xử lý song song và phân tán, tính toán lưới và tính 
 toán đám mây. 
 83 
Bộ lọc sóng quang học vùng ánh sáng đỏ phẩm chất cao sử dụng phiến tinh thể quang tử hai chiều 
 84