金屬摻雜一維光子晶體的帶隙性能研究.pdf

1、光子晶體在光信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中具有重要的地位。一維介電光子晶體帶隙寬度有限，為了拓寬其帶隙以增強(qiáng)光子晶體的應(yīng)用，通常在全介電光子晶體中插入金屬層，構(gòu)成金屬/介電一維光子晶體。本論文以光學(xué)傳輸矩陣法為理論計(jì)算工具，研究了金屬插層Al對(duì)兩類介電一維光子晶體帶隙（對(duì)光的高反射）性能的影響。為了拓寬高反射帶，重點(diǎn)研究金屬插層不同插入方式和帶隙寬度的關(guān)系。
　　一、從麥克斯韋方程組出發(fā)，推導(dǎo)了用于計(jì)算一維光子晶體光學(xué)性能的傳輸矩陣，為擬

2、合計(jì)算提供了必要的工具;
　　二、以TiO2和SiO2為組份材料，用H和L分別表示這兩種材料光學(xué)厚度為1/4波長(zhǎng)時(shí)的薄膜，構(gòu)成由（HL）為基本單元組成的A類光子晶體和B類光子晶體。A類光子晶體基本結(jié)構(gòu)模型為(HL)m+n，其中(HL)m+n/glass結(jié)構(gòu)（低折射率物質(zhì)靠近基底）為本文中的A1結(jié)構(gòu)，(LH)m+n/glass結(jié)構(gòu)（高折射率物質(zhì)靠近基底）為本文中的A2結(jié)構(gòu)。B類光子晶體由A類光子晶體中的A1和A2兩部分結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成，

3、其中結(jié)構(gòu)(HL)m(LH)n/glass(高折射率物質(zhì)靠近基底)為本文中的B1結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)(LH)m(HL)n/glass(低折射率物質(zhì)靠近基底)為本文中的B2結(jié)構(gòu)。在上述A、B兩類光子晶體中分別插入金屬Al層，研究了金屬Al插層的厚度、插入位置以及個(gè)數(shù)對(duì)所得一維光子晶體帶隙性能的影響;
　　三、結(jié)果顯示，金屬層不同插入方式對(duì)光子晶體帶隙有不同程度的影響，但不論是在A類光子晶體A1結(jié)構(gòu)中插入金屬層，還是在B類光子晶體B1結(jié)構(gòu)中插入金

4、屬層，當(dāng)增加金屬Al層的厚度時(shí)，帶隙都呈現(xiàn)拓寬的趨勢(shì)，但是拓寬程度越來(lái)越小;金屬層越靠近空氣層，高反射帶越寬，但金屬層也不宜太靠近空氣層，計(jì)算表明以一個(gè)λ0為宜;隨著金屬層個(gè)數(shù)的增加，高反射帶先增寬后變窄，金屬層個(gè)數(shù)為2個(gè)時(shí)可以得到最寬高反射帶。研究還表明，金屬位置相比金屬厚度和金屬層個(gè)數(shù)而言對(duì)光子晶體帶隙的影響更大。相同條件下，在B類光子晶體B1結(jié)構(gòu)中插入金屬層高反射帶的拓寬程度大于在A類光子晶體A1結(jié)構(gòu)中插入金屬層。在A類光子晶體A