一維三元光子晶體的帶隙擴(kuò)展方法研究.pdf

1、擁有寬帶全向帶隙的光子晶體可以對任意偏振態(tài)的光和任何角度的入射都能呈現(xiàn)100％的反射。獲得寬帶的全向帶隙已成為研究人員追求和研究的目標(biāo)?，F(xiàn)有擴(kuò)展帶隙的方法有：增大組成材料的折射率比；利用啁啾變化的折射率或者材料厚度；利用不同厚度混排的光子晶體；利用多個光子晶體形成異質(zhì)的復(fù)合多層周期性結(jié)構(gòu)。
　　本文通過一維光子晶體色散關(guān)系表達(dá)式，推導(dǎo)出一維二元光子晶體禁帶的左右邊帶以及光子晶體禁帶帶寬的表達(dá)式，得出光子晶體的構(gòu)造對光子晶體色散的作

2、用。最后針對一維二元光子晶體帶隙的擴(kuò)展，本文提出了兩種擴(kuò)展帶隙的方法。
　　(1)對帶隙在可見光以及紅外光區(qū)域，嵌入了金屬層的一維三元光子晶體進(jìn)行了理論上的研究。研究發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的帶隙比由兩種介質(zhì)層組成的一維二元光子晶體以及由一種介質(zhì)層與一種金屬層組成的一維二元光子晶體的帶隙都要寬。
　　在垂直入射的情況，嵌入一層很薄的金屬層帶隙明顯擴(kuò)展。斜入射情況下帶隙同樣被擴(kuò)展，斜入射的情況TM極化的上邊帶波長小于TE極化的上邊帶波長，T

3、M極化的下邊帶波長大于TE極化的下邊帶波長，由TM模式垂直入射時的左邊帶波長與TM模式θ=90°時的右邊帶決定全向帶隙。這一點與傳統(tǒng)的一維二元光子晶體反射鏡的全向帶隙完全由TM極化決定的結(jié)論相一致。
　　(2)利用傳輸矩陣方法研究了含超導(dǎo)材料的一維三元光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)和調(diào)控方法。研究發(fā)現(xiàn)，隨超導(dǎo)材料層的厚度和入射角的變化，帶隙寬度和帶邊頻率均發(fā)生明顯改變。與一維二元光子晶體相比，嵌入超導(dǎo)材料層后形成的一維三元光子晶體的帶隙明顯展