光子晶體諧振腔特性分析.pdf

1、光子晶體，即所謂的“光半導(dǎo)體”，是一種由介質(zhì)或金屬周期排列構(gòu)成的人工材料。由于其獨(dú)特的性能和潛在的巨大應(yīng)用前景，近十年來(lái)，光子晶體己成為一個(gè)發(fā)展迅速的科學(xué)研究新領(lǐng)域。 本文將光子晶體應(yīng)用于微波器件中回旋振蕩管。我們知道，隨著回旋管向高頻發(fā)展，高次諧波互作用研究成為重要方向。但是高次諧波互作用有以下幾個(gè)不足：互作用效率隨著諧波次數(shù)的升高而急劇下降；同步范圍窄，各參數(shù)需仔細(xì)調(diào)整；模式競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng)普通回旋管工作在高次諧波時(shí)，效率很

2、低，尤其是模式競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題很難解決。因?yàn)榛ê偷碗A諧波起振電流小，容易被激勵(lì)，抑制了高次諧波振蕩，因此，必須改進(jìn)結(jié)構(gòu)，才能有效地實(shí)現(xiàn)高次諧波互作用。而光子晶體結(jié)構(gòu)恰恰能對(duì)非工作模式實(shí)現(xiàn)有效的抑制。 本文用平面波法討論了介質(zhì)光子晶體的三角形格子和正方形格子的兩種結(jié)構(gòu)的情況，運(yùn)用MATLAB編程計(jì)算了相應(yīng)的介質(zhì)光子晶體的全局能帶圖，從圖中觀察到了比較明顯的帶隙?？紤]到用平面波法計(jì)算金屬光子晶體其收斂性比較差，我們用了傳輸矩陣法討論了金屬

3、光子晶體的三角形格子和正方形格子的兩種結(jié)構(gòu)的情況，計(jì)算了相應(yīng)的金屬光子晶體的全局能帶圖。文中對(duì)比了三角形格子和正方形格子的結(jié)構(gòu)，對(duì)比了TE和TM波結(jié)果的差別，并利用全局能帶圖選取了合適的工作點(diǎn)設(shè)計(jì)PBG結(jié)構(gòu)的光子晶體諧振腔，并用HFSS對(duì)結(jié)果進(jìn)行模擬驗(yàn)證。文中分別用HFSS模擬了用于加速器的17GHz TM010模PBG諧振腔，用于回旋速調(diào)管的140GHz TE040模PBG諧振腔和94GHz TE040模PBG諧振腔。其在抑制非工作模