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《电子科技大学》 2008年
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光在一维光子晶体中的传输特性研究

毛谨  
【摘要】: 光子晶体(photonic crystals)是一种具有周期性介电常数的介电结构。由折射率的周期性排列的空间维度不同,分为一维,二维和三维光子晶体,其周期性和光的波长为同一个数量级。光子晶体也被称为光子带隙材料(photonic band gap materials)。光子晶体具有很多奇特的性质:光子带隙特性,自辐射的抑制,光子双稳态特性,光子局域特性等。其中最重要的特性就是光子带隙。频率落在光子带隙内的电磁波无法通过光子晶体传播,这为人们设计不同的器件来实现对光的控制提供了可能。由于光子晶体独特的性能和潜在的应用前景,人们对光子晶体的理论分析和实验研究投入了极大的热情,使之成为一个迅速发展的新的科学领域。 为了研究光子晶体的各种特性,首先要在理论上对它的带隙结构和特性进行研究。目前对于光子晶体的数值计算方法主要采用平面波展开法,格林函数法,时域差分法,转移矩阵法,频域迭代法。这些方法都是基于研究复杂电介质结构的Maxwell方程组演变出来的。本文以一维光子晶体为主要研究对象,深入分析了光子晶体的各种特性,主要内容为: 1.本文研究光子晶体的基本概念和光子晶体所用到的基本原理,进一步研究光子晶体的能带结构和电子的能带结构,同时阐述了光子晶体的几种应用。 2.主要运用转移矩阵法及其在光子晶体中的应用。利用此种方法分别对引入了不同的缺陷层的一维光子晶体进行模拟和仿真。 3.阐述了光子晶体的能带理论,进行了数值模拟:理论部分主要介绍转移矩阵法在光子晶体中的应用;数值模拟部分,主要对一维光子晶体进行模拟仿真,仿真计算一维光子晶体的层数,折射率,周期光程等结构特性对一维光子晶体带隙结构的影响。 4.主要分析了在光子晶体中引入缺陷层后对光子晶体的带隙的影响。缺陷层的各种结构特性,缺陷层的数量以及是否为非线性缺陷层都对带隙有重大影响。模拟仿真发现,具有双缺陷层的一维光子晶体的能带结构中,双缺陷模的相距距离,随着折射率的增大有个先增大后减小的变化,即存在一个距离的最大值。这些变化特性为设计出独特的光学器件提供了理论依据。 作为面向新世纪的实现人们对光的控制梦想的新材料,光子晶体的光学特性以及晶体结构设计的研究有非常重要的科学价值和实际应用意义。对于制作简单,易于实现的一维光子晶体必将会被深入研究。光子晶体的研究必将成为新世纪光学领域的一个重要课题。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O734

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 高洁;房丽敏;李华刚;麦志杰;;一维光子晶体斜入射波包的带隙结构[J];光子学报;2012年04期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾国昌,李宏强,陈洪涛,陈鸿,吴翔;一维光子晶体材料中的光学传输特性[J];光学学报;2000年06期
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3 林芳蕾,仇高新,李永平,李永平;利用转移矩阵法和频域块迭代法分析点缺陷二维光子晶体[J];量子电子学报;2003年01期
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5 王辉,李永平;用特征矩阵法计算光子晶体的带隙结构[J];物理学报;2001年11期
6 刘念华,傅继武;Kerr非线性对一维光子晶体能带的影响[J];物理学报;2003年06期
7 杜桂强,刘念华;具有镜像对称结构的一维光子晶体的透射谱[J];物理学报;2004年04期
8 冯立娟,江海涛,李宏强,张冶文,陈鸿;光子晶体耦合腔波导的色散特性[J];物理学报;2005年05期
9 董海霞;江海涛;杨成全;石云龙;;含双负缺陷的一维光子晶体耦合腔的杂质带特性[J];物理学报;2006年06期
10 李志远,顾本源,杨国桢;二维各向异性光子晶体完全带隙的增宽[J];物理;1999年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 谢强;张晓梅;;声光Q开关用1.064μm融石英低损耗增透膜实验研究[J];半导体光电;2006年04期
3 蒋泽;赵琳;付钰;;一维非线性光子晶体中电磁波传播的理论分析[J];半导体光电;2006年04期
4 汤炳书;刘丽丽;殷恭维;周艳玮;沈廷根;;用一维多元光子晶体实现光学梳状滤波的数值研究[J];半导体光电;2006年06期
5 刘启能;;一维光子晶体的偏振特性[J];半导体光电;2006年06期
6 刘启能;;一维掺杂光子晶体缺陷模的全貌特征[J];半导体光电;2007年02期
7 刘启能;;可调谐双通道光子晶体滤波器的设计[J];半导体光电;2007年04期
8 方云团;潘小霞;;一维光子晶体缺陷模局域场强的分布特征[J];半导体光电;2007年06期
9 刘启能;;一维多层掺杂光子晶体缺陷模的偏振特性[J];半导体光电;2008年03期
10 于志明;周静;;窄带缺陷模在入射角缓慢变化中的变化规律[J];半导体光电;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
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2 谭天亚;晋云霞;邵建达;范正修;;LBO晶体上ZrO_2薄膜的光学性质[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邵伟伟;光折变表面波及其在表面等离子体激元长程传播中的应用[D];南开大学;2010年
2 康慧珍;光折变表面波激发及其在二次谐波产生中的应用研究[D];南开大学;2010年
3 何子安;玻璃基质光波导及其掺铒波导光放大器的离子交换法制备[D];复旦大学;2008年
4 杨鹏飞;太赫兹通信系统及表面等离子体光波导器件研究[D];天津大学;2011年
5 刘炳灿;表面等离激元非线性调控的基础研究[D];北京邮电大学;2011年
6 王丽;贵金属纳米结构的光学特性和利用表面等离子体增强光学效应的研究[D];浙江大学;2011年
7 吴东江;有机及聚合物微腔激光器[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
8 白胜元;光学薄膜设计及其在光波分复用系统中的应用[D];浙江大学;2001年
9 聂娅 ;亚波长光学元件的特性及应用研究[D];四川大学;2004年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵缨慰;900nm~1100nm抗激光损伤高反射膜的研究[D];长春理工大学;2010年
2 李青;微型PDMS SPR传感器研究[D];长春理工大学;2010年
3 孟庆蕾;提高有机太阳电池中空穴输出效率方法的研究[D];江南大学;2010年
4 白继博;新型二维光子晶体微环的研究及应用[D];福建师范大学;2010年
5 吴海华;二维光子晶体的应用研究[D];杭州师范大学;2010年
6 袁渊明;磁约束磁控溅射源的关键技术研究[D];西安工业大学;2011年
7 郭洪玮;基于薄膜滤波器的光分插复用器的研究[D];吉林大学;2011年
8 董广才;基于光子晶体辅助的锥形结构表面等离子体激元的研究[D];吉林大学;2011年
9 刘军;二维复式光子晶体带隙及V型波导传输特性[D];曲阜师范大学;2011年
10 赵永林;二维斜三角晶格及棋盘格子直波导光子晶体带隙研究[D];曲阜师范大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 顾国昌,李宏强,陈洪涛,陈鸿,吴翔;一维光子晶体材料中的光学传输特性[J];光学学报;2000年06期
2 张玲;梁良;张琳丽;周超;;一维光子晶体带隙结构研究[J];光子学报;2008年09期
3 王辉,李永平;用特征矩阵法计算光子晶体的带隙结构[J];物理学报;2001年11期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 刘新芽;电磁波在多层介质内的透射[J];光学学报;1995年01期
2 王辉,李永平;用特征矩阵法计算光子晶体的带隙结构[J];物理学报;2001年11期
3 周鹏,游海洋,王松有,李合印,杨月梅,陈良尧;金属插层对一维光子晶体中光传输特性的影响[J];物理学报;2002年10期
4 刘念华,傅继武;Kerr非线性对一维光子晶体能带的影响[J];物理学报;2003年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马兢,刘念华;含负折射率材料缺陷的一维光子晶体的透射性质[J];江西科学;2005年04期
2 万勇;夏临华;赵修松;李洪亮;;自组装方法制作带有缺陷的三维光子晶体[J];青岛大学学报(自然科学版);2007年04期
3 吴奕初;符琴敏;胡懿;姜静;薛旭东;李培海;翟同广;;纯Al和AA2037铝合金腐蚀相关缺陷的正电子湮没研究[J];武汉大学学报(理学版);2010年06期
4 毛谨;张晓霞;胡书;熊超超;;光在双缺陷一维光子晶体中的传播特性[J];激光与光电子学进展;2008年09期
5 潘涛;一维光子晶体的缺陷模式研究(英文)[J];苏州科技学院学报(自然科学版);2003年01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 袁纵横;王明;张静;;含缺陷光子晶体传光特性的实验研究[J];量子光学学报;2009年03期
8 刘永军;连佳;鲁兴海;宣丽;;一维向列相液晶光子晶体的研究[J];光学学报;2009年07期
9 韩培德;张璐;王灿;闫新;许并社;;可见光波段SiO_2/CdSe一维光子晶体及缺陷模的研究[J];光子学报;2010年01期
10 孙家兆;邢怀中;;线缺陷对二维四方圆柱形介质光子晶体禁带的影响[J];红外与毫米波学报;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵阳升;冯增朝;杨栋;;缺陷层次对岩体介质性态及其变形与破坏的控制作用[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
2 于海霞;何晓东;佟传平;谢东华;冯金顺;;光通信系统中的光滤波技术[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
3 钟远聪;欧阳征标;王宏;孟庆生;罗贤达;;一维缺陷光子晶体中光子局域特性分析[A];2007年中国青年光学学术研讨会论文摘要集[C];2007年
4 许桂雯;欧阳征标;;保持光子禁带不分裂的膜层允许缺陷[A];2007年中国青年光学学术研讨会论文摘要集[C];2007年
5 王明;袁纵横;;一种光子晶体压力传感器的理论研究与仿真[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
6 金红政;朱静;;钛酸锶钡薄膜的电子显微研究[A];第十二届全国电子显微学会议论文集[C];2002年
7 李侠;谢康;姜海明;;一维慢波结构中的缺陷模导带特性分析[A];全国光电子与量子电子学技术大会论文集[C];2011年
8 李文慧;毕卫红;王金生;;一维耦合腔光学二极管[A];第十八届十三省市光学学术会议论文集[C];2010年
9 田国勋;吴永刚;焦宏飞;张莉;陈玲燕;;一维光子晶体的通带通道位置设计及调整[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
10 卞婷婷;张岩;;色散材料组成的一维光子量子阱结构中电磁波的传播[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈杰;Ⅰ.射频溅射制备纳米二氧化钛薄膜及其光致特性研究 Ⅱ.含非线性缺陷层的一维光子晶体研究[D];复旦大学;2005年
2 陈溢杭;含特异材料的一维光子晶体中的缺陷模性质研究[D];中山大学;2006年
3 贺梦冬;半导体超晶格结构中声子—极化激元与激子性质研究[D];湖南大学;2008年
4 王新军;半导体低维量子结构中电子态、声子态及其相互作用性质研究[D];湖南大学;2006年
5 陈跃刚;色散特性材料结构的光传输研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 林晨曦;Bragg光纤带隙调控光传输特性与工艺制备[D];清华大学;2007年
7 唐婷婷;负折射率光波导及器件研究[D];电子科技大学;2010年
8 李侠;光子晶体中的缺陷模特性研究[D];电子科技大学;2011年
9 童凯;一维缺陷光子晶体及其温度特性的研究[D];燕山大学;2007年
10 李科敏;低维纳米结构中声学声子的输运性质研究[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毛谨;光在一维光子晶体中的传输特性研究[D];电子科技大学;2008年
2 孙家兆;二维光子晶体禁带影响因素的研究[D];东华大学;2010年
3 肖昆辉;多量子点缺陷层光子晶体全光开关研究[D];华中科技大学;2011年
4 杨国兵;掺杂一层缺陷的一维光子晶体缺陷模的研究[D];吉林大学;2008年
5 王吉科;一维掺杂光子晶体孪生缺陷模的特性研究[D];曲阜师范大学;2009年
6 张伟;各向异性特异材料的非线性特性及其对光子晶体传输特性的影响[D];上海大学;2011年
7 章海锋;用时域有限差分方法(FDTD)研究等离子体光子晶体的特性[D];南昌大学;2008年
8 钱志翔;一维光子晶体高品质因子Q机制研究[D];长春理工大学;2009年
9 高月;一维光子晶体光开关的理论研究[D];北京化工大学;2009年
10 冯金顺;一维非线性光子晶体特性及其应用的研究[D];吉林大学;2007年
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