用時(shí)域有限差分方法（FDTD）研究等離子體光子晶體的特性.pdf

1、等離子體光子晶體是等離子體和介質(zhì)構(gòu)成的人工周期性結(jié)構(gòu)。眾所周知，非磁化等離子體是一種色散性和耗散性介質(zhì)。一方面，其折射率小于1甚至為負(fù)值，而且與入射電磁波的頻率密切相關(guān)。另一方面，當(dāng)頻率高于等離子體頻率的電磁波入射到等離子體內(nèi)部時(shí)，由于等離子體的碰撞，入射電磁波的能量會(huì)被吸收，電磁波的能量轉(zhuǎn)化為等離子體的內(nèi)能。而對(duì)于磁化等離子體，情況則更加復(fù)雜。磁等離子體既具有各項(xiàng)異性特性，又有頻率色散和耗散特性。電磁波在磁等離子體中傳播時(shí)，既有通帶，

2、也有阻帶。因此，等離子體的這些特性使得等離子體光子晶體具有常規(guī)的介質(zhì)光子晶體所不具有的性質(zhì)。 本文對(duì)電磁波通過一維等離子體光子晶體進(jìn)行了仿真計(jì)算。采用微分高斯脈沖為激勵(lì)源，將在時(shí)域里獲得的電場(chǎng)分量再通過傅立葉變換到頻域，再在頻域里求其透射率。用獲得的透射率頻譜圖來研究等離子體光子晶體的禁帶特性。主要研究?jī)?nèi)容如下： 1、用非磁化等離子體的JEC-FDTD算法，討論了一維非磁化等離子體光子晶體禁帶的周期特性；在等溫近似的條件

3、下，用推導(dǎo)獲得的FDTD算法公式，討論了等離子體溫度、密度和上升時(shí)間對(duì)其禁帶特性的影響。用非磁化等離子體的PLCDRC-FDTD算法，討論了具有單一缺陷層的一維非磁化等離子體光子晶體的缺陷模特性。 2、用磁化等離子體的PLCDRC-FDTD算法，討論了一維磁化等離子體光子晶體禁帶的周期特性；研究了等離子體溫度、密度和上升時(shí)間對(duì)其禁帶特性的影響。討論了具有單一缺陷層的一維磁化等離子體光子晶體的缺陷模特性。 結(jié)果表明改變等離