FDTD方法對二維光子晶體傳輸特性的研究.pdf

1、光子晶體是指由不同介質(zhì)材料在空間呈周期性排列的新型光學結(jié)構(gòu)，其主要特點就是存在光子帶隙。一維光子晶體結(jié)構(gòu)簡單，影響光子帶隙的可調(diào)因素少，尚不能滿足應用的需要；三維光子晶體雖有重要應用，但是對制作技術(shù)要求苛刻，實際應用受到限制；相對地，二維光子晶體不僅用于控制光子帶隙的可調(diào)因素多，而且在實驗上容易制備，故有重要的應用前景。所以，對二維光子晶體的理論及應用研究仍是目前物理學、材料科學與光電子科學領域的熱門課題之一。 本文應用時域有限

2、差分方法對二維三角晶格結(jié)構(gòu)光子晶體進行了研究，主要內(nèi)容如下： 1.系統(tǒng)地介紹了光子晶體提出的背景、光子晶體的分類及其主要特點，并對光子晶體目前主要的理論研究方法和實驗制作方法作了簡單的介紹。概述了光子晶體的主要應用，明確了本文的研究目的。 2.簡單介紹了時域有限差分方法的發(fā)展歷程和應用領域；從麥克斯韋方程組出發(fā)，詳細地推導了時域有限差分方程在直角坐標系中的表現(xiàn)形式；由已知各離散網(wǎng)格格點的介電系數(shù)，結(jié)合差分迭代方程，就可以

3、精確地求出任意時刻空間電磁場的數(shù)值。 3.討論了影響光子晶體傳輸特性的多種因素。計算發(fā)現(xiàn)：光子晶體的晶格結(jié)構(gòu)、介質(zhì)柱截面面積、柱體方位角都不同程度的影響光子帶隙的寬度，在以上各因素不變的情況下，進一步研究了入射波方向改變時的透射特性，并與圓形介質(zhì)柱情形相比較，結(jié)果都表明，隨著入射偏轉(zhuǎn)角的增大，在原帶隙附近的高頻段，透射率降低，甚至形成完全帶隙，從而使得光子帶隙變寬。 4.分別研究了在光子晶體中引入簡單線缺陷、線摻雜及復合