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)則光學結(jié)構(gòu)，這種周期性排列的光學結(jié)構(gòu)具有光子帶隙而能夠阻斷特定頻率的光子，從而影響光子的運動。光子晶體概念自提出開始，便引起了學者們的濃厚興趣。本文基于態(tài)密度(density of states，DOS)這一物理量，對一維光子晶體帶隙特性進行了系統(tǒng)的分析。
　　對本文研究的一維光子晶體DOS特性以及帶隙變化規(guī)律進行總結(jié)，論文的內(nèi)容主要包括:
　　1.利用傳遞矩陣推導了一維光子晶

2、體的DOS數(shù)學表達式，當薄膜厚度滿足λ0/4關(guān)系式時，對一維光子晶體的DOS數(shù)學表達式進行了有效簡化，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，通過控制變量法分析了折射率比、周期數(shù)以及薄膜厚度對一維光子晶體DOS特性的影響，研究了其帶隙特性出現(xiàn)的物理機制，分析了DOS在禁帶邊緣處的突然增強現(xiàn)象與Bloch相位β的變化率之間的對應(yīng)關(guān)系，且折射率比和周期數(shù)的改變均對禁帶邊緣處DOS增強現(xiàn)象的強弱具有一

3、定的影響。
　　3.利用負折射率材料的奇異特性構(gòu)建了正負折射率一維光子晶體。首先，通過傳輸矩陣法對正負折射率一維光子晶體的帶隙特性進行了深入研究，并與傳統(tǒng)一維光子晶體對比分析，觀察到其禁帶變寬且平緩，導帶變?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)學描述，分析了正負折射率一維光子晶體的DOS帶隙特性。最后，通過控制變量法分析了正負折射率一維光子晶體的相對折射率