光子晶體性質(zhì)數(shù)值模擬.pdf

1、光子晶體作為一種新型的人造周期結(jié)構(gòu)材料，由于它的應(yīng)用十分廣泛，因此，它的出現(xiàn)很快就引起了學(xué)術(shù)界的普遍重視。隨著對光子晶體研究工作的深入，科技工作者樂觀地認為光子晶體的研究與應(yīng)用對光子學(xué)和光子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將起到極大地推動作用。 本文采用平面波展開法和基于平面波的傳輸矩陣法對二維光子晶體和layer-by-1ayer結(jié)構(gòu)三維光子晶體帶隙進行了數(shù)值研究，針對雙光子飛秒激光微加工技術(shù)制作的layer-by-1ayer-結(jié)構(gòu)三維光子晶體，

2、進行了理論模擬并與實驗測量得到的反射譜進行了比較和分析。本課題是在國家自然科學(xué)基金(N0.50335050)資助下完成的。本文的主要研究工作及成果如下： 1.在尋找具有更大帶隙的二維光子晶體方面進行了理論研究。我們采用平面波展開法對兩類晶格(三角晶格和正方晶格)及圓形空氣孔和兩種非圓形空氣孔(正方形和六邊形)構(gòu)成的二維光子晶體的帶隙率進行了數(shù)值研究，分析了填充比f對帶隙率ωR的影響。結(jié)果表明，晶格對稱結(jié)構(gòu)和空氣孔形狀對帶隙大小有

3、影響。給定晶格對稱結(jié)構(gòu)，選擇具有相同對稱形狀的空氣孔能得到較大的光子帶隙。在這三種空氣孔當中，三角晶格對應(yīng)六邊形空氣孔有最大帶隙率，當填充比f=0.8時，帶隙率ωR=23.3％；正方晶格對應(yīng)正方形空氣孔有最大帶隙率，當填充比f=0.67時，帶隙率緲ωR=14.7％，并給出了物理解釋。 2.對一類具有完全光子帶隙的layer-by-layer結(jié)構(gòu)三維光子晶體進行了理論研究。我們采用基于平面波的傳輸矩陣法計算了layer-by-la

4、yer結(jié)構(gòu)三維光子晶體的反射譜，分析了棒間距a，棒寬度w，棒厚度h及介質(zhì)折射率n等參數(shù)對帶隙的影響，并從理論模擬的結(jié)果得出了結(jié)論：反射譜的峰值對應(yīng)的波長隨著棒間距a的增大而減小；隨著棒寬度w的增大，棒厚度h的增大而增大；介質(zhì)折射率n越大得到的光子晶體帶隙也越大。 3.針對雙光子飛秒激光微加工技術(shù)制作的layer-by-layer結(jié)構(gòu)三維光子晶體，進行了理論模擬并與實驗測量得到的反射譜進行了比較和分析，二者符合較好。 上述