光子晶体中有限结构散射特性的研究

【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。