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《复旦大学》 2011年
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一维光子晶体带隙结构数值方法的研究

陈剑波  
【摘要】:随着科学技术的飞速发展,人类对新能源,新材料的探索不断加深,各种新材料不断涌现,其中最具有划时代潜力的材料之一便是光子晶体。自从1987年Yablonovitch和John提出了光子晶体的概念后,二十多年里光子晶体作为一种能够超越半导体材料的新型材料被人们广泛研究。在制备手段的不断进步背景下光子晶体从最初的简单一维周期性结构向更加复杂的三维周期性结构发展。光子晶体材料和器件在现代光电子领域具有重要的应用价值,激发了对其光学性质进行理论和实验研究的浓厚兴趣。通过对光子晶体的理论计算,揭示出光子在人工周期结构中传播具有与电子能带结构类似的特征,这也是人们看好光子晶体应用前景的原因之一,对光子晶体带隙结构的研究主要有三种计算办法:平面波展开法,传输矩阵法和时域有限差分法。然而,刘于不同方法所产生的结果和差异缺少细致的比较和分析,尤其不易荻得可被实验精确验证的结果。 在本工作中,设计了多种模式的周期性一维光子晶体结构,采用传输矩阵法、平面波法和时域有限差分方法,计算和研究子其能带色散关系、透射和反射等光学传输特性,并对基于不同边界条件和机理所导致的计算结果及其差异性起源进行了理论上的细致比较和分析。同时通过实验手段证明了传输矩阵法在计算光子晶体色散关系中的精确性和可靠性,研究结果将有助于人们更深入理解光子在人工周期性结构中的传播特性及其规律,促进应用。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O734

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