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(xué)結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)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(yīng)用的需要；三維光子晶體雖有重要應(yīng)用，但是對制作技術(shù)要求苛刻，實(shí)際應(yīng)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(shí)驗(yàn)上容易制備，故有重要的應(yīng)用前景。所以，對二維光子晶體的理論及應(yīng)用研究仍是目前物理學(xué)、材料科學(xué)與光電子科學(xué)領(lǐng)域的熱門課題之一。 本文應(yīng)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(jìn)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(diǎn)，并對光子晶體目前主要的理論研究方法和實(shí)驗(yàn)制作方法作了簡單的介紹。概述了光子晶體的主要應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域；從麥克斯韋方程組出發(fā)，詳細(xì)地推導(dǎo)了時域有限差分方程在直角坐標(biāo)系中的表現(xiàn)形式；由已知各離散網(wǎng)格格點(diǎn)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(jì)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(jìn)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(fù)合