半無限一維光子晶體的反射率.pdf

1、光子晶體是介電函數(shù)呈周期性變化的人工晶體材料，由于其光子帶隙結構近年來廣受人們關注，也被稱為是最有前景的光電材料。光子晶體不但可以由自然界中廣泛存在的普通材料構成，也可由單負材料、負折射率材料構成。
　　光在周期性分層媒質(zhì)中傳播的理論研究在光學、光電子學、光學工程中起著舉足輕重的作用。對這種周期性分層薄膜理論的研究方法有傳輸矩陣方法、運用菲涅爾公式逐層迭代方法、格林函數(shù)方法等。但當媒質(zhì)的層數(shù)增加媒質(zhì)整體變厚時，用上述這些方法計算過

2、于繁重復雜。因此本文中給出了一種簡潔的解析公式用于計算半無限分層周期結構的反射率，并將其應用于含普通材料、負折射率材料、單負材料的半無限一維光子晶體反射特性的研究。
　　本文在第二章中用傳輸矩陣方法得到了有限周期結構的反射系數(shù)及透射系數(shù)計算公式。并在此基礎上利用Bloch定理求解出了簡單的半無限周期結構反射系數(shù)計算公式。
　　在第三章中利用此公式對普通材料的半無限光子晶體的反射特性進行了詳細研究。研究發(fā)現(xiàn)半無限光子晶體通帶中

3、反射曲線很平滑，與有限光子晶體通帶中的反射曲線快速震蕩有所不同，是有限結構反射率振蕩的平均。研究結果表明，影響TE波反射特性的是εA與εB的差別，而影響TM波反射特性的是μA與μB的差別。因此當半無限光子晶體兩層的介電常數(shù)和磁導率都不同，但折射率相同時，TM波和TE波的反射率曲線重疊。對于給定ε、μ值得到了TM及TE兩種極化模式下均可發(fā)生全方位反射的參數(shù)(dA,dB)區(qū)域。
　　在第四章對由特異材料組成的半無限一維光子晶體的反射率

4、進行了細致的研究。分別對由負折射率材料、單負材料組成的半無限一維光子晶體的反射進行了數(shù)值模擬計算。研究發(fā)現(xiàn)由正-負折射率材料組成的光子晶體與普通材料比，低頻區(qū)禁帶變得較寬。特定條件下半無限光子晶體中只有一些離散頻率的電磁波可以傳播，除此之外所有頻率的光將被反射。然而在有限光子晶體中，光波可以以共振隧穿方式傳播。對于折射率為虛數(shù)的單負材料，每層中的場都是倏逝場。當εA和εB同號，且μA和μB同號時電磁波波不能傳播。而當εA和εB異號，且μ