光子晶體帶隙時域有限差分方法計算.pdf

1、本文將時域有限差分法(FDTD)用于光子晶體傳輸特性的研究。采用完全匹配層(PML)吸收邊界條件來截斷計算區(qū)域，編制了一維光子晶體傳輸特性的數值計算程序以及二維正方晶格光子晶體傳輸特性的數值計算程序。 對于一維光子晶體，計算了不同條件下完整結構階躍型光子晶體的透過率譜。通過透過率譜的變化，分析了介質層數、介質所占空間配比、介質介電常數比對光子帶隙的影響。發(fā)現介質層數的增加會使光子帶隙拓寬并加深，但是帶隙的位置不會移動；介質介電常

2、數比越大，帶隙越寬越深，也越容易出現帶隙。另外還計算了介電常數連續(xù)變化的一維光子晶體透過率譜。當介質中的介電常數呈正弦曲線變化，變化范圍在2.0～7.0之間時，在計算出的10個周期結構的透過率譜中，同樣存在類似階躍型光子晶體的光子帶隙；當介電常數變化范圍是4±1×10-6時，在對100個周期結構計算出的透射率譜中，也出現了一條很窄的光子帶隙。 對于二維正方形晶格的光子晶體，計算得出的頻率透過率譜與文獻中給出的帶隙位置一致。通過對

3、空氣柱所占空間配比不同時的頻率透過率譜分析，發(fā)現光子帶隙并沒有隨著空氣柱所占空間比例的增加一直增寬加深，而是先增寬加深，當空氣柱所占比例大到一定程度之后，又會變淺變窄。但是帶隙的位置是一直隨著空氣柱所占空間比例的增加一直向高頻率方向緩慢移動。 順序抽取晶格中的介質柱在光子晶體內部形成線缺陷，可以用來制造光子晶體光波導。計算具有線缺陷的光子晶體的透過率譜可以看出，引入缺陷以后，頻率位于禁帶處的光的透過率大大增加。場分布圖表明，大部