低維光子晶體頻率帶隙結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、光子晶體(Photonic Crystals)是一種由介電函數(shù)周期性分布所形成的人工晶體材料.它具有光子帶隙,因而可以像半導體控制電子運動那樣控制光子的運動.光子晶體可以用來制做全新原理的、高性能的光學器件,具有廣闊的應用前景.光子晶體的應用源于光子晶體所具有的各種特殊光學和電學性質(zhì),而這些性質(zhì)又是由晶體的光子帶隙結(jié)構(gòu)決定的.通過對光子頻率帶結(jié)構(gòu)的研究,我們可以得到任何一種光子晶體所有的光學和電學性能,但目前對光子晶體帶隙形成的物理機制

2、和在帶隙形成過程中起決定作用的因素還不是十分清楚,因此,研究不同結(jié)構(gòu)的光子頻率帶結(jié)構(gòu),找出決定帶隙結(jié)構(gòu)的各種因素,有著非常重要的意義.在理論研究上,這可以讓人們對光子帶隙形成的物理過程有更深一步的理解,在應用上,可以指導人們根據(jù)不同的需要制作出具有不同帶結(jié)構(gòu)的光子晶體,使光子晶體器件的制作更簡便,更具目的性.該文對低維光子晶體(一維、二維)的帶結(jié)構(gòu)進行了研究,這類光子晶體的共同特點是:結(jié)構(gòu)相對簡單,便于制作,并且容易得到數(shù)量較多,寬度較

3、大的帶隙.因此對此類結(jié)構(gòu)進行研究更容易得出較清晰的,具有代表性的結(jié)果.我們首先通過計算不同結(jié)構(gòu)的光子頻率帶結(jié)構(gòu)(光子色散關(guān)系),得出了介電常數(shù)比、介質(zhì)填充比、結(jié)構(gòu)無序等因素對帶結(jié)構(gòu)的影響關(guān)系:光子帶隙的寬度隨著材料之間的介電常數(shù)比的增大而增大;鑲嵌式光子晶體中介質(zhì)填充比越大,得到的帶隙寬度也越大;在同種光子晶體中,尺寸無序(size disorder)對帶結(jié)構(gòu)的影響比位置無序(site disorder)要大.該文的重點工作放在研究光子