收藏本站
《浙江大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

光子晶体计算方法和设计的研究

肖三水  
【摘要】: 光子晶体,即所谓的“光半导体”,是一种由介质或金属周期排列构成的人工材料。由于其独特的性能和潜在的巨大应用前景,近十年来,光子晶体已成为一个发展迅速的科学研究新领域。 光子晶体结构的复杂性,使人们难以对其做定性或解析分析,只能应用繁复的数值模拟,光子晶体计算方法因此也成为其理论研究的一个重要内容。本论文首先发展了一种基于等离子模型的有限差分计算方法,并应用于二维金属光子晶体,有效地计算了该类光子晶体的能带结构。进一步改进该方法应用于金属光子晶体点缺陷和线缺陷的特性分析,从而获得了该类特殊光子晶体多方面的独特性质。 平面波算法是光子晶体的常规算法,它是已有光子晶体算法中提出最早、应用最广的算法,但平面波算法具有慢收敛的缺点。平面波算法的慢收敛缘于光子晶体介电函数的不连续。为了有效地解决这个问题,本论文引入等效介质理论。首先提出了基于等效介质理论的平面波方法,显著地改善了平面波算法的收敛性质;同时提出一种新的计算光子晶体能带的有限本征差分算法,与已有的平面波展开法相比,新方法保留了本征值算法的独特优点,同时又克服了平面波展开法的慢收敛性。 光子晶体的主要特性是光子禁带,然而只有特殊的周期结构才有光子禁带,因此光子晶体结构设计是光子晶体理论研究的一个重要内容。本论文提出了一种设计二维正方晶格光子晶体的有效方法,并有效结合Inverse法则和Laurent法则,建立了相应的快速平面波算法。最后以GaAs和Te材料为基础,通过像素分析法,从理论上提出了多种在低频、高频区域有大绝对禁带的二维光子晶体,并且其禁带宽度显著优于所有已有文献报道的光子晶体结构。 负折射效应是光子晶体研究领域的最新研究热点。不少负折射介质可以认为是另一类周期性结构。本论文首次提出了负折射介质在方向耦合器中的应用可 能。理论分析表明,由于负折射介质能放大倏失波,它可以有效地增强二波导间 的藕合作用。负折射介质的应用将特别有利于器件集成度的提高。 最后,本论文理论研究了光子晶体在次波长成像方面的应用。全面分析了光 在光子晶体中的传播行为,以及光子晶体的负折射现象。首次利用离散傅立叶变 换和时域有限差分方法模拟了光子晶体平板成像的物理过程并给出了该成像系 统的传递函数,揭示了平板界面对成像质量的重要影响。 总之,本论文工作涉及光子晶体新理论算法、光子晶体新结构的设计以及光 子晶体在负折射方面的崭新应用,在各个方面都取得了有特色的研究成果。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O437

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王雷雷;罗勇;牟红兵;王永强;;三角晶格金属柱PBG谐振腔的设计[J];现代电子技术;2010年16期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 崔海霞;太赫兹波传输及传感若干问题的研究[D];长春理工大学;2011年
2 李明宇;基于薄膜技术的光子晶体理论与器件研究[D];浙江大学;2006年
3 杨光杰;金属光子晶体与金属表面等离激元波导的数值研究[D];山东大学;2007年
4 王晓玲;光子晶体在生化传感中的应用研究[D];北京邮电大学;2009年
5 亓丽梅;特殊光子晶体特性分析与应用研究[D];电子科技大学;2009年
6 刘頔威;太赫兹回旋谐波器件的研究[D];电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 孙鉴;一种新型光子晶体的结构设计及仿真研究[D];东北石油大学;2011年
2 连佳;一维液晶光子晶体滤波器的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 侯仕东;GaN基发光二极管光取出分析与模拟[D];电子科技大学;2010年
4 刘鉴旭;光子晶体高频结构的研究[D];电子科技大学;2010年
5 袁秀娟;太赫兹光子晶体滤波器研究[D];杭州电子科技大学;2012年
6 孔俊杰;微纳光子器件设计及飞秒激光制备研究[D];江苏大学;2008年
7 马英舜;基于异质双周期结构光子晶体“介观压光”效应加速度计仿真设计[D];中北大学;2013年
8 李保群;二维光子晶体光学滤波器的设计[D];北方工业大学;2013年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梅洛勤;陈宇;张辉;吴约才;储德林;;用传输矩阵法(TMM)研究光子晶体的带结构和传输特性[J];安徽广播电视大学学报;2007年04期
2 易明芳;;关于固体物理能带论中布里渊区的注记[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年04期
3 宋俊峰,付艳萍,刘杨,常玉春,康博南,李雪梅,杜国同;二维光子晶体的带隙分析[J];半导体光电;2000年03期
4 邹丽娜;郑咏梅;施宏艳;申铉国;;光子晶体的研究新进展及应用[J];半导体光电;2006年03期
5 王建;张文栋;薛晨阳;熊继军;张斌珍;;GaAs微结构中共振隧穿薄膜介观压阻效应研究[J];半导体技术;2006年09期
6 温廷敦,张文栋;介观压阻效应[J];微纳电子技术;2003年Z1期
7 石建平,陈旭南,张小玉,张磊,安卫军,秦涛;光子晶体器件的研究进展及前景[J];微纳电子技术;2004年01期
8 夏长生;李志锋;王茺;陈效双;陆卫;;抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的模拟研究[J];半导体学报;2006年01期
9 杜伟;许兴胜;孙增辉;鲁琳;高俊华;赵致民;王春霞;陈弘达;;利用光子晶体提高InP基LED出光效率[J];半导体学报;2006年05期
10 于晓东;韩军;李建军;邓军;林委之;达小丽;陈依新;沈光地;;复合布拉格反射镜高亮度AlGaInP发光二极管[J];半导体学报;2007年01期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报实习生 王文清;[N];解放日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何晓东;光子晶体及其应用的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2002年
2 冯尚申;大带隙二维光子晶体的设计[D];浙江大学;2003年
3 梁显锋;8mm二次谐波三腔回旋速调管放大器的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2004年
4 李岩;光子晶体及其应用的数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2004年
5 陈海星;波分复用系统中基于法布里—珀罗腔的光学薄膜滤波器研究[D];浙江大学;2005年
6 付云起;微波光子晶体及其应用研究[D];国防科学技术大学;2004年
7 耿志辉;毫米波回旋速调管放大器的自洽非线性理论与模拟[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2005年
8 毛方林;飞秒激光显微操作系统的研究[D];天津大学;2004年
9 蒋美萍;一维光子晶体的光子带隙、光学双稳态和相位共轭波[D];南京理工大学;2006年
10 李兆峰;一维和二维光子带隙材料的理论和应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 鞠建波;PDP电极缺陷涡流检测方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 王新意;低功耗超高频无源电子标签射频前端的研究与设计[D];北京交通大学;2011年
3 席炎炎;MEMS感应局部加热封装研究[D];华中科技大学;2009年
4 李娇;异质双周期光子晶体光学特性研究[D];中北大学;2012年
5 方李芝;多端口非对称graphene带结构中的直流输运[D];浙江大学;2012年
6 游鸿强;Graphene体系中的隧穿效应[D];浙江大学;2012年
7 曹明德;用于高亮度发光二极管的布拉格反射器研究[D];华南师范大学;2002年
8 徐新龙;从THz时间波形中提取材料参数的方法和分析[D];首都师范大学;2003年
9 颜峻;小信号级LED光源封装光学结构的模拟、设计与实验分析[D];福州大学;2003年
10 桑伟;声光可调谐滤波器的理论分析和实验研究[D];天津大学;2004年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 孙雪铮;光学薄膜中超棱镜效应的研究[D];浙江大学;2008年
2 武新慧;大回旋电子束形成技术及其应用研究[D];电子科技大学;2013年
3 马俊建;回旋管注波互作用非线性理论与模拟研究[D];电子科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 王雷雷;光子晶体谐振腔的研究设计[D];电子科技大学;2011年
2 王彦华;一维液晶光子晶体器件的研究[D];沈阳理工大学;2011年
3 徐群和;基于多层介质膜的三维光子晶体设计与制备[D];厦门大学;2007年
4 陈玲;用纳米球类光刻技术可控制备ZnO纳米点的研究[D];浙江大学;2008年
5 闫彬;液晶光子晶体光学特性的研究[D];沈阳理工大学;2012年
6 沈洪巨;一款LED显示系统的驱动芯片设计[D];华南理工大学;2012年
7 豆振领;基于电子有效质量的Drude修正模型优化分析及其应用研究[D];兰州大学;2013年
8 雷蕾;频率连续可调太赫兹同轴回旋管的研究[D];电子科技大学;2013年
9 黄斌;二次谐波太赫兹回旋管的互作用模拟[D];电子科技大学;2013年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宁学峰,王旭东,闫珂柱;光子晶体的带隙破缺随插入介质层变化规律的研究[J];量子光学学报;2005年01期
2 ;量子点堆积三维光子晶体[J];激光与光电子学进展;2008年12期
3 杜春光,焦志伟,李师群;光子晶体中二能级原子的受激辐射的特性[J];量子电子学报;2000年05期
4 焦志伟,丁兆香;光子晶体中光场-原子束缚态[J];抚顺石油学院学报;2000年04期
5 欧阳征标,李景镇,朱骏,张登国,孙一翎;一种高效率光子晶体发光二极管[J];发光学报;2002年05期
6 邓开发,夏守之,是度芳;含缺陷态的非线性介质材料的光子晶体的双稳态特性[J];激光杂志;2004年03期
7 ;科学家制成兼具电学光学性质光子晶体[J];光机电信息;2011年08期
8 王旭东,闫珂柱,刘芳;光子晶体带隙随介质折射率变化规律的研究[J];光电子.激光;2003年10期
9 赵丽,余家国,程蓓,赵修建;三维光子晶体的化学方法制备与应用[J];稀有金属材料与工程;2004年04期
10 黄晓琴;二维复周期光子晶体的带隙结构[J];激光杂志;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何赛灵;;光子晶体及其应用[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
2 宋恺;丁涛;佟振合;;新型对称性胶体光子晶体[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年
3 梁文耀;;光子晶体透射相位特性在光开关和光逻辑门中的应用[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
4 张登国;;二维磁性光子晶体光环行器分析[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
5 王科;郑婉华;张冶金;任刚;杜晓宇;邢名欣;陈良惠;;光子晶体垂直腔面发射激光器的模式分析[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
6 豆义波;韩景宾;卫敏;段雪;;水滑石/二氧化钛光子晶体薄膜的制备及传感器性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
7 张慧慧;申华军;周静涛;刘新宇;;基于自准直特性的硅基光子晶体的应用研究(英文)[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(下册)[C];2009年
8 宁鼎;;光子晶体光纤[A];中国电子学会第十三届电子元件学术年会论文集[C];2004年
9 许震宇;;光子晶体压力传感器在风压测量中的应用[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
10 周济;;“超材料(metamaterials)”及其在信息元器件中的应用[A];中国电子学会第十三届电子元件学术年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 贾正根;光子晶体学俏然崛起[N];中国电子报;2001年
2 吴铭;科学家获得光子晶体纳米结构[N];中国石油报;2003年
3 陈丹;科学家获得光子晶体纳米结构[N];科技日报;2003年
4 张孟军;攀登光子晶体高峰的人[N];科技日报;2004年
5 杨健;中科院取得光子晶体理论创新[N];人民日报;2003年
6 记者 谌达军 通讯员 郑林 王佳;魏南酋蜜发布朽业毒邪颁警报警[N];长江日报;2008年
7 记者 任海军;德研发“隐形斗篷”,效果令人激动[N];新华每日电讯;2010年
8 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室副主任 周济;电子元件走进集成时代[N];中国电子报;2003年
9 ;乐游学海的研究者[N];绍兴日报;2010年
10 ;硅以后的生活[N];科技日报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖三水;光子晶体计算方法和设计的研究[D];浙江大学;2004年
2 万勇;光子晶体的禁带机理及不同结构晶体薄膜的制备和光学性质研究[D];青岛大学;2010年
3 康学亮;光子晶体中的负折射现象和各向异性圆形光学微腔的模式特性分析[D];中国科学技术大学;2010年
4 任琳;金属纳米壳层光子晶体的制备及其对热辐射的调控[D];吉林大学;2010年
5 吴语茂;计算光子晶体和衍射光栅折射和反射谱的几种新方法[D];中国科学技术大学;2010年
6 罗丹;光子晶体中的超透镜和超弯曲效应研究[D];天津大学;2010年
7 李胜;光子晶体和电磁超颖材料在太赫兹频段的应用研究[D];电子科技大学;2010年
8 林密;含特异材料光子晶体的传输特性[D];电子科技大学;2010年
9 陈海滨;光子晶体波导型器件及其在太赫兹技术中的应用[D];浙江大学;2009年
10 侯金;硅基光子晶体带隙特性与波导研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张芬;光子晶体负折射特性及其应用的研究[D];电子科技大学;2010年
2 张勇勇;含磺酸基凝胶光子晶体在分析中的应用[D];天津大学;2010年
3 王雷雷;光子晶体谐振腔的研究设计[D];电子科技大学;2011年
4 江慧;光放大用二维光子晶体及其波导的理论研究[D];大连理工大学;2010年
5 刘洋;光子晶体慢光与物质的相互作用[D];上海交通大学;2010年
6 赵优美;基于SOI平板光子晶体的理论研究[D];山东建筑大学;2010年
7 孙静;二维光子晶体特性及应用研究[D];江苏大学;2010年
8 吉亚萍;一维光子晶体滤波器的设计及性能研究[D];天津师范大学;2010年
9 方博;光子晶体中光脉冲的动态调控和色散关系研究[D];上海交通大学;2010年
10 杨春云;二维光子晶体缺陷间的耦合及波分复用研究[D];南昌大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026