二維復(fù)合介質(zhì)柱光子晶體傳輸特性的研究.pdf

1、光子晶體是一種具有周期性結(jié)構(gòu)的新型光學(xué)材料，由于它具有光子局域、光子禁帶、抑制自發(fā)輻射等特性，使得光子晶體可以自由地控制光子的運(yùn)動(dòng)，用來(lái)制作全新原理或高性能光電子器件。光子晶體有著普通晶體所不具有的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)光子晶體的研究將會(huì)推動(dòng)光子晶體在集成光電子器件和光通信領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。自光子晶體被提出以來(lái)，無(wú)論是理論還是實(shí)驗(yàn)的研究都取得了重大突破，本文應(yīng)用時(shí)域有限差分方法對(duì)二維復(fù)合介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)光子晶體帶隙及光子晶體波導(dǎo)進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下：<

2、br>　　 1.系統(tǒng)地闡述了光子晶體的定義、光子晶體的性質(zhì)、光子晶體的分類及光子晶體制作方法，并對(duì)光子晶體的主要應(yīng)用做了簡(jiǎn)單的介紹。
　　 2.簡(jiǎn)單介紹了光子晶體主要的理論研究方法，主要介紹了傳輸矩陣法、平面波展開(kāi)法、時(shí)域有限差分方法的計(jì)算與推導(dǎo)，并對(duì)三種方法進(jìn)行了總結(jié)。通過(guò)比較我們發(fā)現(xiàn)時(shí)域有限差分法簡(jiǎn)單直觀，容易編程，且可大大減少計(jì)算量，節(jié)省計(jì)算機(jī)內(nèi)存。本文用此方法研究了光子晶體中電磁波的傳播，進(jìn)而討論了光子晶體的有關(guān)性質(zhì)。

3、
　　 3.研究了三種介質(zhì)交替排列的二維復(fù)合介質(zhì)柱光子晶體的傳輸特性，對(duì)復(fù)合介質(zhì)柱的各層分別填充不同的介質(zhì)以及在其中引入缺陷進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：光子禁帶的形成與其有效介電常數(shù)有關(guān)，通過(guò)對(duì)內(nèi)外層分別填充不同的介質(zhì)材料進(jìn)行比較，得出復(fù)合介質(zhì)柱外層介質(zhì)對(duì)光子禁帶的起始頻率有著重要的作用。由于復(fù)合介質(zhì)柱有較多的可調(diào)因素，比如構(gòu)成柱體的材料類型、組成介質(zhì)的幾何尺寸、層數(shù)等，因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體需要調(diào)節(jié)，為濾波器和光開(kāi)關(guān)等的制作等提供

4、了理論指導(dǎo)。
　　 4.提出了一種空氣平板層和圓形復(fù)合介質(zhì)柱混合組成的新型二維混合介質(zhì)柱光子晶體結(jié)構(gòu)。研究了改變混合介質(zhì)柱的形狀和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)晶體透射特性的影響。該結(jié)構(gòu)可以基本保留組合前光子晶體的主帶隙，并且在新的頻段產(chǎn)生新的禁帶。在混合結(jié)構(gòu)中將復(fù)合介質(zhì)柱換為簡(jiǎn)單介質(zhì)柱沒(méi)有新的禁帶產(chǎn)生。通過(guò)改變相關(guān)參數(shù)發(fā)現(xiàn)增加介質(zhì)平板的寬度，增大內(nèi)嵌介質(zhì)柱的半徑都有利于新禁帶的產(chǎn)生。二維混合介質(zhì)柱光子晶體比單一介質(zhì)柱光子晶體有更多的可調(diào)因素，為相