金屬摻雜一維光子晶體的帶隙性能研究.pdf

1、光子晶體在光信息技術和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中具有重要的地位。一維介電光子晶體帶隙寬度有限，為了拓寬其帶隙以增強光子晶體的應用，通常在全介電光子晶體中插入金屬層，構成金屬/介電一維光子晶體。本論文以光學傳輸矩陣法為理論計算工具，研究了金屬插層Al對兩類介電一維光子晶體帶隙（對光的高反射）性能的影響。為了拓寬高反射帶，重點研究金屬插層不同插入方式和帶隙寬度的關系。
　　一、從麥克斯韋方程組出發(fā)，推導了用于計算一維光子晶體光學性能的傳輸矩陣，為擬

2、合計算提供了必要的工具;
　　二、以TiO2和SiO2為組份材料，用H和L分別表示這兩種材料光學厚度為1/4波長時的薄膜，構成由（HL）為基本單元組成的A類光子晶體和B類光子晶體。A類光子晶體基本結構模型為(HL)m+n，其中(HL)m+n/glass結構（低折射率物質靠近基底）為本文中的A1結構，(LH)m+n/glass結構（高折射率物質靠近基底）為本文中的A2結構。B類光子晶體由A類光子晶體中的A1和A2兩部分結構共同構成，

3、其中結構(HL)m(LH)n/glass(高折射率物質靠近基底)為本文中的B1結構，結構(LH)m(HL)n/glass(低折射率物質靠近基底)為本文中的B2結構。在上述A、B兩類光子晶體中分別插入金屬Al層，研究了金屬Al插層的厚度、插入位置以及個數(shù)對所得一維光子晶體帶隙性能的影響;
　　三、結果顯示，金屬層不同插入方式對光子晶體帶隙有不同程度的影響，但不論是在A類光子晶體A1結構中插入金屬層，還是在B類光子晶體B1結構中插入金

4、屬層，當增加金屬Al層的厚度時，帶隙都呈現(xiàn)拓寬的趨勢，但是拓寬程度越來越小;金屬層越靠近空氣層，高反射帶越寬，但金屬層也不宜太靠近空氣層，計算表明以一個λ0為宜;隨著金屬層個數(shù)的增加，高反射帶先增寬后變窄，金屬層個數(shù)為2個時可以得到最寬高反射帶。研究還表明，金屬位置相比金屬厚度和金屬層個數(shù)而言對光子晶體帶隙的影響更大。相同條件下，在B類光子晶體B1結構中插入金屬層高反射帶的拓寬程度大于在A類光子晶體A1結構中插入金屬層。在A類光子晶體A