二維雙層光子晶體的帶隙特性研究.pdf

1、光子晶體是上世紀(jì)八十年代末提出的一種介電常數(shù)呈現(xiàn)周期性分布的新型人工介質(zhì)材料，它獨(dú)特的光子帶隙特性和光子局域性使其在光電領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。以光子晶體器件取代現(xiàn)有的光電器件，將會(huì)實(shí)現(xiàn)集成密度更高和性能更優(yōu)越的集成光路。
　　近年來(lái)，雖然對(duì)光子晶體的理論研究已越來(lái)越完善，但是設(shè)計(jì)具有特定功能的光子晶體器件依然是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在這種背景下，論文研究了可以實(shí)現(xiàn)大帶隙的二維雙層光子晶體以及其缺陷態(tài)特性，主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　

2、1、針對(duì)四種常見(jiàn)的橫截面分別為橢圓形、圓形、矩形和正方形介質(zhì)柱的二維雙層光子晶體進(jìn)行研究，使用平面波展開(kāi)法對(duì)其在正方晶格和六角晶格結(jié)構(gòu)下的帶隙特性分別進(jìn)行了仿真分析。經(jīng)過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，四種介質(zhì)柱的最大帶隙寬度都能達(dá)到14.7％以上，尤其對(duì)于橢圓形柱六角晶格結(jié)構(gòu)的二維雙層光子晶體，其最大帶隙寬度達(dá)到了27.3%。
　　2、為了更深入地了解各種類(lèi)型介質(zhì)柱二維雙層光子晶體的帶隙特性，晶格常數(shù)、外介質(zhì)環(huán)的厚度以及介質(zhì)柱的方位角的改變對(duì)其造

3、成的影響也在研究之列。使用平面波展開(kāi)法對(duì)各種情況進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析后可知，在正方晶格結(jié)構(gòu)和六角晶格結(jié)構(gòu)下，光子晶體的晶格常數(shù)的變化對(duì)帶隙寬度影響很小，而外層介質(zhì)環(huán)厚度的變化卻會(huì)引起帶隙寬度相應(yīng)的改變；另外，方位角?的變化整體上極大地改善了光子晶體的帶隙寬度，使其最大帶隙寬度可以達(dá)到33.2%。
　　3、本論文還通過(guò)移除外層介質(zhì)柱的方法在二維雙層光子晶體中引入點(diǎn)缺陷，對(duì)其帶隙特性進(jìn)行計(jì)算分析后，發(fā)現(xiàn)了一些有意義的結(jié)果。在正方晶格結(jié)