光子晶體的禁帶特性及其研究方法.pdf

1、光子晶體是折射率在空間周期性變化的介電結(jié)構(gòu)，其變化周期和光的波長為同一個數(shù)量級。光子晶體也稱為光子帶隙材料，也有人把它叫做電磁品體。它極大地修正了光子的色散關(guān)系，在其中可能存在著類似于半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)中的禁帶，稱之為光子帶隙。頻率落在光子帶隙內(nèi)的電磁波不能在光子晶體中傳播，因此它具有許多特異的物理現(xiàn)象。如自發(fā)輻射的抑制，零點脈動的消失，能量轉(zhuǎn)移，光子壓縮態(tài)，光雙穩(wěn)和光開關(guān)等。由于這些獨(dú)特的性質(zhì)，它已吸引了越來越多的研究者的關(guān)注。
　

2、　 本文主要通過學(xué)習(xí)光子晶體的數(shù)值方法－傳輸矩陣法和導(dǎo)模展開法來探究光子晶體特性，傳輸矩陣法研究了一維光子晶體的傳輸特性，而導(dǎo)模展開法探究了W1波導(dǎo)的光子晶體薄板的能帶結(jié)構(gòu)和固有損耗。
　　 首先，作者利用傳輸矩陣法研究了一維光子晶體的傳輸特性，主要探究了入射角和周期結(jié)構(gòu)對完整光子晶體和存在缺陷的光子晶體的影響。實驗結(jié)果表明：(1)當(dāng)兩種材料的介電常數(shù)相差很大時，就會越容易出現(xiàn)帶隙，帶隙的范圍就會越大；(2)隨著介電常數(shù)的增大

3、，帶隙的中心頻率下降；(3)當(dāng)未摻入激活雜質(zhì)時，光譜的透射率和反射率之和為1。當(dāng)摻入激活雜質(zhì)，即光子晶體存在了缺陷，那么在某些頻率上出現(xiàn)受激輻射增強(qiáng)現(xiàn)象使得光強(qiáng)顯著增加。當(dāng)光子晶體周期數(shù)不斷增加時，受激輻射增強(qiáng)峰出現(xiàn)處的頻率值不斷減小，即隨著層數(shù)的增加受激輻射逐漸增強(qiáng)，受激輻射增強(qiáng)峰的位置也在逐漸向相對頻率小的方向移動。
　　 其次，利用導(dǎo)模展開法研究了W1波導(dǎo)的光子晶體薄板的能帶結(jié)構(gòu)和固有損耗，實驗結(jié)果表明：(1)隨著孔半徑的