一維光子晶體態(tài)密度特性及帶隙結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的研究.pdf

1、光子晶體是由周期性排列的不同折射率的介質(zhì)構(gòu)成的規(guī)則光學(xué)結(jié)構(gòu)，這種周期性排列的光學(xué)結(jié)構(gòu)具有光子帶隙而能夠阻斷特定頻率的光子，從而影響光子的運(yùn)動(dòng)。光子晶體概念自提出開(kāi)始，便引起了學(xué)者們的濃厚興趣。本文基于態(tài)密度(density of states，DOS)這一物理量，對(duì)一維光子晶體帶隙特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。
　　對(duì)本文研究的一維光子晶體DOS特性以及帶隙變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，論文的內(nèi)容主要包括:
　　1.利用傳遞矩陣推導(dǎo)了一維光子晶

2、體的DOS數(shù)學(xué)表達(dá)式，當(dāng)薄膜厚度滿足λ0/4關(guān)系式時(shí)，對(duì)一維光子晶體的DOS數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行了有效簡(jiǎn)化，得出了該情形下的DOS帶隙特性。
　　2.繪制了一維光子晶體DOS特性曲線，通過(guò)控制變量法分析了折射率比、周期數(shù)以及薄膜厚度對(duì)一維光子晶體DOS特性的影響，研究了其帶隙特性出現(xiàn)的物理機(jī)制，分析了DOS在禁帶邊緣處的突然增強(qiáng)現(xiàn)象與Bloch相位β的變化率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且折射率比和周期數(shù)的改變均對(duì)禁帶邊緣處DOS增強(qiáng)現(xiàn)象的強(qiáng)弱具有一

3、定的影響。
　　3.利用負(fù)折射率材料的奇異特性構(gòu)建了正負(fù)折射率一維光子晶體。首先，通過(guò)傳輸矩陣法對(duì)正負(fù)折射率一維光子晶體的帶隙特性進(jìn)行了深入研究，并與傳統(tǒng)一維光子晶體對(duì)比分析，觀察到其禁帶變寬且平緩，導(dǎo)帶變?yōu)榧怃J的透射峰。其帶隙特性與傳統(tǒng)一維光子晶體的帶隙特性存在了一定的差異，并作出了相應(yīng)的物理解釋。然后，根據(jù)第二章數(shù)學(xué)描述，分析了正負(fù)折射率一維光子晶體的DOS帶隙特性。最后，通過(guò)控制變量法分析了正負(fù)折射率一維光子晶體的相對(duì)折射率