二維三角晶格光子晶體帶隙及波導(dǎo)特性的數(shù)值研究.pdf

1、本文系統(tǒng)介紹了光子晶體的一般特性、應(yīng)用和主要理論研究方法，使用平面波展開法研究了二維三角晶格光子晶體光子帶隙和結(jié)構(gòu)常數(shù)的關(guān)系，并用時域有限差分法研究了二維三角晶格空氣孔光子晶體線波導(dǎo)的TE模傳輸特性。得到了一些有意義的結(jié)果。 首先，我們用平面波展開法計算了二維三角晶格光子晶體光子帶隙隨結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的關(guān)系。結(jié)果表明： 對于二維三角晶格空氣孔組成的光子晶體：在TE極化下容易出現(xiàn)寬的帶隙，而在TM極化下出現(xiàn)的帶隙則很窄；無論在

2、TE或TM極化下，帶隙的中心頻率都隨填充率(r/α)的增加向高頻區(qū)移動，隨介電常數(shù)(ε)的增加而向低頻區(qū)移動。 對于二維三角晶格介質(zhì)柱組成的光子晶體：在TM極化下容易出現(xiàn)寬的帶隙，而在TE極化下的帶隙則很窄；無論在TE或TM極化下，帶隙的中心頻率都隨填充率(r/α)或介電常數(shù)(ε)的增大而向低頻區(qū)移動。 其次，用時域有限差分法(FDTD)首次研究了由二維三角晶格空氣孔光子晶體線缺陷形成的光子晶體波導(dǎo)在TE極化下的傳輸特性

3、，得到如下規(guī)律： 當(dāng)我們改變形成線缺陷的空氣孔半徑．(r)時，半徑(r)改變越大，即形成的缺陷越明顯，則波導(dǎo)頻帶寬度越寬。波導(dǎo)中心頻率隨缺陷處空氣孔半徑(r)的減小向光子禁帶的低頻區(qū)移動，即波導(dǎo)頻帶范圍向禁帶的低頻區(qū)移動；波導(dǎo)中心頻率隨缺陷處空氣孔半徑(r)的增大向光子禁帶高頻區(qū)移動，即波導(dǎo)頻帶范圍向光子禁帶的高頻區(qū)移動； 當(dāng)我們改變形成線缺陷處孔的介電常數(shù)(ε)時，即將缺陷處的孔用其他介質(zhì)柱替換，隨著介電常數(shù)(ε)的增