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光子晶体中有限结构散射特性的研究

江涛  
【摘要】:本论文研究了光子晶体禁带与单个周期单元散射特性的关系。对于一维光子晶体,我们利用传输矩阵法计算一个周期的能量反射曲线,截取峰值的某一比例,估算出禁带的中心频率和禁带带宽;对于二维光子晶体,我们以方格子,TM平面波入射为例,运用多重散射法计算出一个周期的能量发射谱,使用和一维光子晶体估算相类似的方法,估算出了二维方形光子晶体的禁带的中心频率和禁带带宽。通过这些估算结构,我们发现,单个周期具有比较高的反射率,在多个周期中产生散射叠加现象,在反射率较高的频率范围,就可能形成禁带。于是,我们认为光子禁带的形成与单个周期的特性有着直接的关系。 并且,我们运用多重散射法,研究了具有各种类型缺陷的二维光子晶体的光波传输特性,并得出了光子晶体因具有光子带系而具有的一些特殊性质。在具有点缺陷的光子晶体中,处于禁带内的某一频率的光波被局域在点缺陷内。在线缺陷构成波导的光子晶体中,处于禁带内的光波被局域在线缺陷内,并沿着线缺陷构成的波导传输,甚至是直角拐弯波导也有着很好的传输性能。在由点缺陷和线缺陷构成的光子晶体中,禁带内某一频率的光波在沿线缺陷传输时,可被“下载”到点缺陷内。


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