二維三角晶格光子晶體帶隙及波導(dǎo)特性的數(shù)值研究.pdf

1、本文系統(tǒng)介紹了光子晶體的一般特性、應(yīng)用和主要理論研究方法，使用平面波展開(kāi)法研究了二維三角晶格光子晶體光子帶隙和結(jié)構(gòu)常數(shù)的關(guān)系，并用時(shí)域有限差分法研究了二維三角晶格空氣孔光子晶體線(xiàn)波導(dǎo)的TE模傳輸特性。得到了一些有意義的結(jié)果。 首先，我們用平面波展開(kāi)法計(jì)算了二維三角晶格光子晶體光子帶隙隨結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的關(guān)系。結(jié)果表明： 對(duì)于二維三角晶格空氣孔組成的光子晶體：在TE極化下容易出現(xiàn)寬的帶隙，而在TM極化下出現(xiàn)的帶隙則很窄；無(wú)論在

2、TE或TM極化下，帶隙的中心頻率都隨填充率(r/α)的增加向高頻區(qū)移動(dòng)，隨介電常數(shù)(ε)的增加而向低頻區(qū)移動(dòng)。 對(duì)于二維三角晶格介質(zhì)柱組成的光子晶體：在TM極化下容易出現(xiàn)寬的帶隙，而在TE極化下的帶隙則很窄；無(wú)論在TE或TM極化下，帶隙的中心頻率都隨填充率(r/α)或介電常數(shù)(ε)的增大而向低頻區(qū)移動(dòng)。 其次，用時(shí)域有限差分法(FDTD)首次研究了由二維三角晶格空氣孔光子晶體線(xiàn)缺陷形成的光子晶體波導(dǎo)在TE極化下的傳輸特性

3、，得到如下規(guī)律： 當(dāng)我們改變形成線(xiàn)缺陷的空氣孔半徑．(r)時(shí)，半徑(r)改變?cè)酱?，即形成的缺陷越明顯，則波導(dǎo)頻帶寬度越寬。波導(dǎo)中心頻率隨缺陷處空氣孔半徑(r)的減小向光子禁帶的低頻區(qū)移動(dòng)，即波導(dǎo)頻帶范圍向禁帶的低頻區(qū)移動(dòng)；波導(dǎo)中心頻率隨缺陷處空氣孔半徑(r)的增大向光子禁帶高頻區(qū)移動(dòng)，即波導(dǎo)頻帶范圍向光子禁帶的高頻區(qū)移動(dòng)； 當(dāng)我們改變形成線(xiàn)缺陷處孔的介電常數(shù)(ε)時(shí)，即將缺陷處的孔用其他介質(zhì)柱替換，隨著介電常數(shù)(ε)的增