一維微帶光子帶隙結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計.pdf

1、自從1987年Yablonovitch和John各自獨(dú)立的提出“光子晶體”這一新概念以來，光子帶隙結(jié)構(gòu)(Photonic Bandgap，簡稱PBG)在微波與毫米波集成電路的應(yīng)用越來越成為研究熱點(diǎn)。目前，國外在此領(lǐng)域的相關(guān)理論和實驗研究都取得了很大進(jìn)展。隨著國外在光子帶隙結(jié)構(gòu)方面研究工作的迅速升溫，國內(nèi)也引起了強(qiáng)烈的反響。然而，相對而言，國內(nèi)的研究開展較晚，投入力度也較小，與國外相比還存在一定差距。因此，開展本課題的研究具有重要意義。該

2、項目為國家自然科學(xué)基金以及四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人資助項目。 光子帶隙結(jié)構(gòu)中存在著類似于半導(dǎo)體中的禁帶，稱為光子帶隙，即某些頻率落在光子帶隙內(nèi)的電磁波被完全禁止在光子帶隙結(jié)構(gòu)中傳播。光子帶隙結(jié)構(gòu)在微波電路的集成度、尺寸、重量與成本上都具有不可替代的優(yōu)勢。光子帶隙結(jié)構(gòu)的特殊性質(zhì)使得微波-毫米波集成電路進(jìn)入了一個新領(lǐng)域，必將呈現(xiàn)廣闊的應(yīng)用前景。 本論文首先簡要分析不同的因素(包括單元尺寸、周期個數(shù)n、單元形狀、介質(zhì)材料的相對介

3、電常數(shù)ε<,r>、周期間距α等)對光子帶隙結(jié)構(gòu)的特性的影響，并由此確定介質(zhì)基板的材料，以及幾何尺寸，然后通過比較分析傳統(tǒng)的一維圓形和圓環(huán)形光子帶隙結(jié)構(gòu)，在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上設(shè)計出圓形和方形雙開口環(huán)光子帶隙結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)均簡單易于實現(xiàn)及制作。使用仿真軟件HFSS對其進(jìn)行仿真，結(jié)果顯示：圓形雙開口環(huán)光子帶隙結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，并且可以獲得較寬的通帶以及較平坦的通帶波紋；方形雙開口環(huán)光子帶隙結(jié)構(gòu)具有良好的通帶特性，通帶內(nèi)波紋平坦、帶內(nèi)插損小