一維光子晶體表面模的理論研究.pdf

1、光子晶體表面模是一種局限在光子晶體表面的電磁模式，當(dāng)理想的光子晶體在表面被截?cái)鄷r(shí)，其平移對(duì)稱性被打破，因此在光子帶隙內(nèi)出現(xiàn)了表面模，它在光子晶體和介質(zhì)內(nèi)分別以Bloch波和平面波的形式存在且均指數(shù)衰減。一維光子晶體的表面模早已得到理論的證實(shí)和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，且在傳感領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。但目前尚缺乏對(duì)一維光子晶體表面波波導(dǎo)器件的研究，尤其是研究Bloch表面波的傳輸特性和耦合特性。本文首先分析一維光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，隨后采用超原胞

2、法和直接匹配法研究半無限一維光子晶體和對(duì)稱半無限一維光子晶體結(jié)構(gòu)表面模的特性，為一維光子晶體表面模在集成光學(xué)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面:
　　1、采用對(duì)稱膜系的等效理論研究一維光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)探究了一維光子晶體的能帶交疊現(xiàn)象并解釋了其中的物理機(jī)制，提出一維光子晶體能帶交疊現(xiàn)象的原因有兩個(gè):一個(gè)是光學(xué)洞，不論入射波是TE偏振或者是TM偏振，只要各層薄膜相位厚度滿足δ=mπ，電磁波都會(huì)無反射的

3、透過光子晶體;另一個(gè)是布儒斯特角，其只對(duì)TM偏振波才有意義，在第一帶隙內(nèi)也可以出現(xiàn)。
　　2、采用超原胞法計(jì)算半無限一維光子晶體的色散關(guān)系和電場(chǎng)分布，探究了光子晶體最外層厚度對(duì)表面模色散曲線的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一維光子晶體的高折射率層截?cái)鄷r(shí)，表面模色散曲線的變化范圍較大。在能帶圖中那些遠(yuǎn)離真空光線且居于帶隙中間處的表面模會(huì)有局域性更強(qiáng)的電場(chǎng)。采用Kreschmann裝置激發(fā)一維光子晶體的表面波，最后利用菲涅爾迭代方程計(jì)算了ATR反