光子晶體諧振腔特性分析.pdf

1、光子晶體，即所謂的“光半導體”，是一種由介質或金屬周期排列構成的人工材料。由于其獨特的性能和潛在的巨大應用前景，近十年來，光子晶體己成為一個發(fā)展迅速的科學研究新領域。 本文將光子晶體應用于微波器件中回旋振蕩管。我們知道，隨著回旋管向高頻發(fā)展，高次諧波互作用研究成為重要方向。但是高次諧波互作用有以下幾個不足：互作用效率隨著諧波次數的升高而急劇下降；同步范圍窄，各參數需仔細調整；模式競爭現(xiàn)象嚴重。當普通回旋管工作在高次諧波時，效率很

2、低，尤其是模式競爭問題很難解決。因為基波和低階諧波起振電流小，容易被激勵，抑制了高次諧波振蕩，因此，必須改進結構，才能有效地實現(xiàn)高次諧波互作用。而光子晶體結構恰恰能對非工作模式實現(xiàn)有效的抑制。 本文用平面波法討論了介質光子晶體的三角形格子和正方形格子的兩種結構的情況，運用MATLAB編程計算了相應的介質光子晶體的全局能帶圖，從圖中觀察到了比較明顯的帶隙?？紤]到用平面波法計算金屬光子晶體其收斂性比較差，我們用了傳輸矩陣法討論了金屬

3、光子晶體的三角形格子和正方形格子的兩種結構的情況，計算了相應的金屬光子晶體的全局能帶圖。文中對比了三角形格子和正方形格子的結構，對比了TE和TM波結果的差別，并利用全局能帶圖選取了合適的工作點設計PBG結構的光子晶體諧振腔，并用HFSS對結果進行模擬驗證。文中分別用HFSS模擬了用于加速器的17GHz TM010模PBG諧振腔，用于回旋速調管的140GHz TE040模PBG諧振腔和94GHz TE040模PBG諧振腔。其在抑制非工作模