色散介質(zhì)光子晶體電磁特性的研究.pdf

1、在過去的十幾年里，色散介質(zhì)光子晶體由于其獨(dú)特的性質(zhì)和潛在的應(yīng)用一直是研究學(xué)者聚焦的重點(diǎn)。通過色散介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)單負(fù)、雙負(fù)或雙正介質(zhì)，因此色散介質(zhì)光子晶體不僅可以實(shí)現(xiàn)布拉格光子帶隙，也可以實(shí)現(xiàn)其它特殊的光子帶隙，并且產(chǎn)生的帶隙都具有可調(diào)性。當(dāng)引入一個(gè)色散介質(zhì)缺陷時(shí)，普通介質(zhì)光子晶體的周期性會(huì)被破壞，這時(shí)在光子禁帶中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)局域缺陷模，不用改變光子晶體結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)缺陷模的調(diào)節(jié)。同樣在色散介質(zhì)光子晶體中引入普通缺陷層，也可以通過改變色散介質(zhì)

2、特性實(shí)現(xiàn)缺陷模的改變。這種特性可以被用于設(shè)計(jì)光子晶體波導(dǎo)、功分器、濾波器等等。目前這種研究已經(jīng)拓展到等離子體光子晶體和超導(dǎo)光子晶體。它們相比普通介質(zhì)光子晶體具有更多的優(yōu)勢(shì)。在本課題中我們主要的工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 分析介紹了色散介質(zhì)光子晶體傳輸矩陣法的原理，詳細(xì)的推導(dǎo)了各向同性色散介質(zhì)和各向異性色散介質(zhì)的傳輸矩陣，得到了色散介質(zhì)光子晶體的透射系數(shù)和反射系數(shù)的表達(dá)式。
　　 分析了電單負(fù)等離子體光子晶體多通道濾波特性。

3、帶隙中每個(gè)諧振峰的位置都可以通過布洛赫波矢值來確定，在一定頻段范圍內(nèi)諧振峰的個(gè)數(shù)也可以通過光子晶體周期數(shù)來調(diào)節(jié)，在不同角度下TE和TM兩種極化波也會(huì)呈現(xiàn)不同的諧振特性。這種窄諧振峰對(duì)等離子體層的厚度很敏感。
　　 利用電單負(fù)等離子光子晶體實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可調(diào)的全向帶隙。這種特殊帶隙是由于前向消逝波和后向消逝波之間的耦合產(chǎn)生的，它對(duì)光子晶體晶格常數(shù)的變化不再敏感?；谶@種全向帶隙設(shè)計(jì)了一款極化分離器。
　　 分析了無外磁場作用時(shí)

4、超導(dǎo)光子晶體的帶隙特性。在超導(dǎo)光子晶體中，光子禁帶的位置對(duì)介質(zhì)層的變化較敏感，而禁帶的寬度對(duì)超導(dǎo)層的厚度較為敏感。當(dāng)考慮超導(dǎo)中正常電子的作用時(shí)，超導(dǎo)光子禁帶就不再受溫度的控制。
　　 分析了有外磁場作用時(shí)超導(dǎo)光子晶體的帶隙特性。無外磁場作用且忽略正常態(tài)電子的作用時(shí)，溫度對(duì)光子禁帶沒有影響，但當(dāng)引入平行于入射波矢的外磁場時(shí)，溫度的變化就可以改變禁帶特性。通過外磁場來調(diào)節(jié)低頻禁帶時(shí)，正常態(tài)電子的作用可以被忽略。外磁場強(qiáng)度增大會(huì)使得低