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(duì)光子晶體研究工作的深入，科技工作者樂觀地認(rèn)為光子晶體的研究與應(yīng)用對(duì)光子學(xué)和光子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將起到極大地推動(dòng)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(duì)二維光子晶體和layer-by-1ayer結(jié)構(gòu)三維光子晶體帶隙進(jìn)行了數(shù)值研究，針對(duì)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(jìn)行了理論模擬并與實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的反射譜進(jìn)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(jìn)行了理論研究。我們采用平面波展開法對(duì)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(jìn)行了數(shù)值研究，分析了填充比f對(duì)帶隙率ωR的影響。結(jié)果表明，晶格對(duì)稱結(jié)構(gòu)和空氣孔形狀對(duì)帶隙大小有

3、影響。給定晶格對(duì)稱結(jié)構(gòu)，選擇具有相同對(duì)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(dāng)中，三角晶格對(duì)應(yīng)六邊形空氣孔有最大帶隙率，當(dāng)填充比f=0.8時(shí)，帶隙率ωR=23.3％；正方晶格對(duì)應(yīng)正方形空氣孔有最大帶隙率，當(dāng)填充比f=0.67時(shí)，帶隙率緲ωR=14.7％，并給出了物理解釋。 2.對(duì)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(jìn)行了理論研究。我們采用基于平面波的傳輸矩陣法計(jì)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(duì)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(duì)應(yīng)的波長隨著棒間距a的增大而減??；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(duì)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(jìn)行了理論模擬并與實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的反射譜進(jìn)行了比較和分析，二者符合較好。 上述