由色散材料組成的光子晶體的特性研究.pdf

1、本文研究由色散材料構(gòu)成的光子晶體的特性,由以下三部分構(gòu)成：由色散材料組成的一維光學(xué)量子阱的透射率研究,包含負(fù)介電材料的二維有界光子晶體的透射率研究以及包含負(fù)介電材料的無(wú)窮大光子晶體的色散關(guān)系研究。 首先,我們利用轉(zhuǎn)移矩陣的方法,計(jì)算由不同色散材料構(gòu)成的一維光子晶體的透射率,然后在以上光子晶體中引入缺陷,這種缺陷可能由兩種不同的色散材料交替排列構(gòu)成,也可能由一種色散材料構(gòu)成,通過(guò)改變這些缺陷的周期,形成不同的光學(xué)量子阱結(jié)構(gòu),從而呈

2、現(xiàn)不同的透射率性質(zhì)。研究表明,在以上光學(xué)量子阱中都存在著帶隙,并且缺陷模呈現(xiàn)出量子化的特點(diǎn)。當(dāng)缺陷中包含雙負(fù)介質(zhì)(即電導(dǎo)率ε<0和磁導(dǎo)率μ<0)時(shí),無(wú)論其出現(xiàn)在由兩種色散材料構(gòu)成的缺陷層中,還是作為單一的缺陷材料出現(xiàn),缺陷模的數(shù)量都隨著缺陷層周期的增加而增大；然而在不包含雙負(fù)介質(zhì)的其他量子阱結(jié)構(gòu)中,缺陷模的數(shù)量不隨缺陷層周期數(shù)的變化而變化。 其次,我們采用有限時(shí)域差分方法(FDTD),計(jì)算了包含負(fù)介電材料的二維正方晶格的光子晶體

3、板的透射率情況。結(jié)果表明：在負(fù)介電材料比例適當(dāng)?shù)臈l件下,由正方散射子和長(zhǎng)方散射子構(gòu)成的背景為負(fù)介電材料和散射子為負(fù)介電材料的光子晶體板都存在帶隙。這是負(fù)介電材料引起的吸收和散射子散射共同作用的結(jié)果。當(dāng)散射子為負(fù)介電材料,背景為空氣時(shí),存在著散射子填充率越大,可透過(guò)光的頻率數(shù)量越少的現(xiàn)象。當(dāng)填充率增大到一定程度,在頻率的很大范圍內(nèi)透過(guò)率都為0。當(dāng)背景為負(fù)介電材料,散射子為空氣時(shí),隨著填充率的增大,在低頻部分可透過(guò)光的頻率數(shù)量顯著增加。