二維光子晶體導(dǎo)波特性及其應(yīng)用研究.pdf

1、光子晶體在微波頻段又稱為電磁帶隙材料，它是一種介電常數(shù)在空間結(jié)構(gòu)上呈周期性排列的新型電磁材料，它獨有的電磁帶隙特性使得它在現(xiàn)在、未來通信系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景，是目前研究的熱點。本文通過平面波展開法和時域有限差分法對二維光子晶體導(dǎo)波特性及其應(yīng)用作了研究分析，得出了一些有意義的結(jié)論。
　　 論文首先在熟悉和掌握麥克斯韋方程理論、Floquet定理及平面波展開法的基礎(chǔ)上，分析和研究了波在按二維正方形、三角形結(jié)構(gòu)周期排列的光子晶體（

2、或電磁帶隙材料）中的傳播特性，計算得出了二維完整光子晶體的TE模和TM模電磁帶隙曲線圖，并且詳細(xì)分析和研究了二維光子晶體單元排列寬度、電磁材料介電常數(shù)、背景材料介電常數(shù)、介質(zhì)柱填充率等參數(shù)變化對電磁帶隙寬度及帶隙中心頻率的影響規(guī)律，以及通帶、阻帶分布規(guī)律。結(jié)論、結(jié)果基本正確，具有應(yīng)用意義。
　　 其次，論文設(shè)計了幾種具有應(yīng)用意義的二維光子晶體缺陷模型，通過時域有限差分算法(FDTD)結(jié)合完全匹配層吸收邊界(PML)對這幾種模型的

3、波傳播特性進(jìn)行了分析和研究，得出了一些有意義的結(jié)論和設(shè)計方案。第一，針對這幾種模型，運用FDTD進(jìn)行了仿真模擬，詳細(xì)計算了電磁波在幾種缺陷模型中的傳播特性：反射率和透射率。結(jié)論與平面波展開法的計算結(jié)果一致，也與當(dāng)今一些文獻(xiàn)研究結(jié)論相吻合。第二，運用FDTD方法對幾種典型器件微腔、耦合器和分頻器中波的傳播特性進(jìn)行了仿真和計算。研究表明，光子晶體的缺陷結(jié)構(gòu)對波的傳播具有導(dǎo)引作用，在微波集成電路等相關(guān)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價值。具體地，在電磁阻帶內(nèi)