二維Archimedes復(fù)式晶格光子晶體能帶特性研究.pdf

1、光子晶體是一種介質(zhì)材料的折射率隨著空間周期性變化的新型人工電磁材料。光子晶體最基本的特性是“完全光子禁帶”，即頻率處于光子禁帶范圍內(nèi)的電磁波，在周期方向上不能在光子晶體中進行傳播。光子晶體絕大多數(shù)的應(yīng)用都是基于其禁帶特性，故有關(guān)光子晶體的能帶研究尤顯重要。對于不同類型的周期結(jié)構(gòu)中，折射率、介質(zhì)填充比、晶格周期結(jié)構(gòu)類型、介質(zhì)柱形狀、晶格對稱性等參數(shù)都會影響光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)。尋找理想的結(jié)構(gòu)參數(shù)是光子晶體理論研究的主要內(nèi)容之一。
　　

2、 基于復(fù)式晶格的結(jié)構(gòu)對稱性降低，光子能帶簡并被消除，從而能產(chǎn)生或增大光子帶隙這一原理，本文利用平面波展開法研究了二維Archimedes A7，(4，82)，(33，42)等三種復(fù)式晶格光子晶體的能帶特性，主要的研究內(nèi)容和研究結(jié)論有以下幾個方面：
　　 (1).研究GaN、GaAs、Si、Ge四種高低不同折射率半導(dǎo)體材料下三種復(fù)式晶格光子晶體的能帶特性。分別研究以這四種材料作為背景材料和介質(zhì)柱材料構(gòu)造的三種復(fù)式晶格光子晶體隨填

3、充比、介質(zhì)柱形狀等參數(shù)的變化關(guān)系，并進一步給出每種晶格的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 (2).分別對二維圓柱型和方柱型構(gòu)造的三種Archimedes復(fù)式晶格光子晶體最大完全光子禁帶隨折射率的變化關(guān)系進行了分析。發(fā)現(xiàn)這三種晶格結(jié)構(gòu)光子晶體都可以在選用較低折射率材料時(n=2.60)產(chǎn)生完全光子禁帶。同時發(fā)現(xiàn)在一定的折射率(介電常數(shù))變化范圍內(nèi)，折射率變化所引起的完全光子帶隙的變化是單調(diào)的，但隨著所研究的折射率范圍進一步擴大，完全光子禁帶

4、隨折射率的變化呈現(xiàn)多樣性。有些晶格類型出現(xiàn)一個禁帶峰值，例如：介質(zhì)圓柱型Archimedes(4，82)晶格光子晶體，圓柱(或方柱)型Archimedes(33，42)晶格光子晶體和空氣圓柱型Archimedes A7晶格光子晶體；也有的在兩個峰值間出現(xiàn)禁帶最小值，例如：介質(zhì)方柱型Archimedes(4，82)晶格與介質(zhì)圓柱型Archimedes A7晶格光子晶體。
　　 (3).通過旋轉(zhuǎn)介質(zhì)方柱，討論不同晶格結(jié)構(gòu)下對稱性改變