由色散材料組成的光子晶體的特性研究.pdf

1、本文研究由色散材料構(gòu)成的光子晶體的特性,由以下三部分構(gòu)成：由色散材料組成的一維光學(xué)量子阱的透射率研究,包含負介電材料的二維有界光子晶體的透射率研究以及包含負介電材料的無窮大光子晶體的色散關(guān)系研究。 首先,我們利用轉(zhuǎn)移矩陣的方法,計算由不同色散材料構(gòu)成的一維光子晶體的透射率,然后在以上光子晶體中引入缺陷,這種缺陷可能由兩種不同的色散材料交替排列構(gòu)成,也可能由一種色散材料構(gòu)成,通過改變這些缺陷的周期,形成不同的光學(xué)量子阱結(jié)構(gòu),從而呈

2、現(xiàn)不同的透射率性質(zhì)。研究表明,在以上光學(xué)量子阱中都存在著帶隙,并且缺陷模呈現(xiàn)出量子化的特點。當缺陷中包含雙負介質(zhì)(即電導(dǎo)率ε<0和磁導(dǎo)率μ<0)時,無論其出現(xiàn)在由兩種色散材料構(gòu)成的缺陷層中,還是作為單一的缺陷材料出現(xiàn),缺陷模的數(shù)量都隨著缺陷層周期的增加而增大；然而在不包含雙負介質(zhì)的其他量子阱結(jié)構(gòu)中,缺陷模的數(shù)量不隨缺陷層周期數(shù)的變化而變化。 其次,我們采用有限時域差分方法(FDTD),計算了包含負介電材料的二維正方晶格的光子晶體

3、板的透射率情況。結(jié)果表明：在負介電材料比例適當?shù)臈l件下,由正方散射子和長方散射子構(gòu)成的背景為負介電材料和散射子為負介電材料的光子晶體板都存在帶隙。這是負介電材料引起的吸收和散射子散射共同作用的結(jié)果。當散射子為負介電材料,背景為空氣時,存在著散射子填充率越大,可透過光的頻率數(shù)量越少的現(xiàn)象。當填充率增大到一定程度,在頻率的很大范圍內(nèi)透過率都為0。當背景為負介電材料,散射子為空氣時,隨著填充率的增大,在低頻部分可透過光的頻率數(shù)量顯著增加。