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一维光子晶体的带隙特性研究

王玉玲  
【摘要】: 光子晶体是一种介电常数按周期性排列的人工微结构材料。其主要特征是具有光子禁带。可以把它划分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。一维光子晶体是光子晶体最基本的构型,其折射率在一维空间方向上呈周期性分布。一维光子晶体结构简单、易于制备,同时具备二、三维光子晶体的性质,极有可能成为全光通信领域中的关键材料,因此具有较高的理论价值和广泛的应用前景。 本文的主要工作内容和取得的成果如下: 1.系统的阐述了光子晶体的概念、特性、理论研究方法、应用、制备方法。 2.从电磁波理论出发,推导了光在光子晶体传播的基本微分方程。对传输矩阵方法进行简要的推导。 3.从光子晶体的结构出发,利用传输矩阵方法进行数值模拟,研究一维二元光子晶体带隙的影响因素。 4.研究一维光子晶体中央加入杂质模,结构参数对形成的超窄透过带滤波特性的影响。加入的缺陷模介质的折射率越小,产生的窄带滤波性能越好;一维光子晶体两基元介质的折射率比值越大,产生的透过带带宽越窄。缺陷模位于一维光子晶体中央产生的滤波效果越好。 5.提出了一种在镜像缺陷模型两侧加入其他介质的模型。用此可制作多通道滤波器、一维光子晶体全反射镜、宽带阻波器、高精度超窄带滤波器的模型。这种模型有比目前提出的模型有更为理想的性能。 通过本论文的研究,对一维光子晶体的理论设计具有一定的指导意义。


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