二維光子晶體禁帶特性及其光譜調(diào)控研究.pdf

1、光子晶體是一種近年來(lái)被廣泛研究的新興光學(xué)材料，它已成為世界范圍內(nèi)諸多學(xué)科的研究熱點(diǎn)，尤其是在電子計(jì)算機(jī)和光通信科學(xué)領(lǐng)域更具有無(wú)與倫比的魅力。作者在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合電磁學(xué)、光學(xué)、固體物理理論，對(duì)光子晶體的禁帶及光譜調(diào)控特性進(jìn)行了細(xì)致的研究。
　　本文基于固體能帶理論與平面波展開算法(PWE)計(jì)算了二維光子晶體兩種晶格結(jié)構(gòu)——正方晶格圓柱結(jié)構(gòu)和三角晶格圓柱結(jié)構(gòu)的禁帶分布情況。從電磁學(xué)的角度出發(fā)，由時(shí)域有限差分法(FDTD)分

2、析了電磁波穿越二維電介質(zhì)圓柱的場(chǎng)量變化，計(jì)算了電磁波在介電常數(shù)隨空間位置變化的電介質(zhì)中的傳播特性，進(jìn)一步討論了光子晶體在光學(xué)波導(dǎo)及太陽(yáng)能熱光伏領(lǐng)域(TPV)中的應(yīng)用。
　　1.運(yùn)用時(shí)域有限差分法(FDTD)計(jì)算了正方晶格光子晶體平板波導(dǎo)特性，考察了波導(dǎo)寬度對(duì)通頻帶上限波長(zhǎng)和傳輸能量譜的影響，同時(shí)分析了光子晶體彎折波導(dǎo)和Y型波導(dǎo)的場(chǎng)量變化與能量傳輸特性，并提出一種光子晶體波導(dǎo)的應(yīng)用設(shè)想。
　　2.基于光子禁帶(PBG)材料的帶

3、隙結(jié)構(gòu)隨介電常數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化特征，介紹了二維光子晶體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一種三角晶格空氣柱孔結(jié)構(gòu)的砷化鎵光子晶體薄膜，并分析了不同損耗媒質(zhì)對(duì)其光譜傳輸特性的影響。
　　3.研究了金屬鎢與金屬銀兩種光子晶體多層薄膜結(jié)構(gòu)的熱光伏輻射器的光譜輻射特性，以及(1/2LH1/2L)n和(LH)n結(jié)構(gòu)Si/SiO2多層薄膜結(jié)構(gòu)的熱光伏濾光器的光譜調(diào)控規(guī)律。分析了光子晶體輻射器與濾光器對(duì)TPV系統(tǒng)光譜效率的影響程度。計(jì)算結(jié)果表明借助光子晶