一維微帶光子帶隙結構的研究與設計.pdf

1、自從1987年Yablonovitch和John各自獨立的提出“光子晶體”這一新概念以來，光子帶隙結構(Photonic Bandgap，簡稱PBG)在微波與毫米波集成電路的應用越來越成為研究熱點。目前，國外在此領域的相關理論和實驗研究都取得了很大進展。隨著國外在光子帶隙結構方面研究工作的迅速升溫，國內也引起了強烈的反響。然而，相對而言，國內的研究開展較晚，投入力度也較小，與國外相比還存在一定差距。因此，開展本課題的研究具有重要意義。該

2、項目為國家自然科學基金以及四川省學術和技術帶頭人資助項目。 光子帶隙結構中存在著類似于半導體中的禁帶，稱為光子帶隙，即某些頻率落在光子帶隙內的電磁波被完全禁止在光子帶隙結構中傳播。光子帶隙結構在微波電路的集成度、尺寸、重量與成本上都具有不可替代的優(yōu)勢。光子帶隙結構的特殊性質使得微波-毫米波集成電路進入了一個新領域，必將呈現(xiàn)廣闊的應用前景。 本論文首先簡要分析不同的因素(包括單元尺寸、周期個數(shù)n、單元形狀、介質材料的相對介

3、電常數(shù)ε<,r>、周期間距α等)對光子帶隙結構的特性的影響，并由此確定介質基板的材料，以及幾何尺寸，然后通過比較分析傳統(tǒng)的一維圓形和圓環(huán)形光子帶隙結構，在總結前人經驗的基礎上設計出圓形和方形雙開口環(huán)光子帶隙結構。這兩種結構均簡單易于實現(xiàn)及制作。使用仿真軟件HFSS對其進行仿真，結果顯示：圓形雙開口環(huán)光子帶隙結構簡單易于實現(xiàn)，并且可以獲得較寬的通帶以及較平坦的通帶波紋；方形雙開口環(huán)光子帶隙結構具有良好的通帶特性，通帶內波紋平坦、帶內插損小