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《北京交通大学》 2008年
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一维光子晶体的禁带特性研究

罗亚衡  
【摘要】: 本论文从理论上研究了一维光子晶体周期层状电介质结构、含金属插层的结构及非周期性结构中的光子禁带和高反带。 首先,在传统传输矩阵的基础上,推导了一维二元光子晶体色散关系原理的具体表达式,应用该色散表达式分析了相对禁带宽度与各个光学参量的关系。结果表明,周期层状光子晶体的相对禁带宽度随折射率比的增加而增大,随光学周期的不同而不变。采用参数调节法讨论了光学厚度比对禁带宽度的影响,计算表明,当两种材料的光学厚度相差不大时,光学厚度比基本不影响相对禁带宽度。通过数值模拟也得到了相同的结论。对不同入射方向的研究还表明,两种偏振状态下相对禁带宽度和入射角有不同的演化关系。 然后,通过数值模拟讨论了在一维Si/SiO_2光子晶体中插入金属Al层前后的透射、吸收和反射性能。结果表明,在SiO_2层中央插入Al层,能够提高传输衰减,降低长波段吸收率,扩宽高反带。Al层越厚,长波段的吸收率越低,高反带越宽。选用30nm的Al插层在所研究的400-1200nm波段获得了比普通的Si/SiO_2结构光子晶体更宽的全角高反带。 最后,在周期性结构中引入了厚度变化。研究发现,在一维介质型光子晶体中,厚度的阶跃变化和无序变化均能出现禁带展宽现象,展宽程度随阶跃度、无序度、周期数及禁带中心频率变化。而在金属—介质型光子晶体中,厚度阶跃变化会增大吸收率,使高反带带宽变窄;厚度无序变化时出现高反带展宽。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O734.2

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