光子晶體禁帶特性的研究.pdf

1、光子晶體是一種新型的光學材料，它是將不同介電常數的介質材料在一維、二維或三維空間內組成具有光波長量級的周期性結構。由于其獨具特色的傳光機理，人們對光子晶體的理論分析和實驗研究產生了極大的興趣。目前，對光子禁帶特性的研究仍然是該領域的研究熱點之一。
　　本文介紹了光子晶體的發(fā)展，總結了光子晶體的研究現狀，應用領域和設計制作。
　　光子晶體的許多應用都是基于“光子禁帶”特性。本文直接推導得出了周期性結構中光子禁帶產生的數學依據。

2、最終得出了一維周期結構的數學解的限制條件，證明了一維周期結構必然產生非連續(xù)解，該非連續(xù)部分即是光子禁帶；且該非連續(xù)解解與介電常數比和填充比有關。
　　本文分別運用平面波傳輸法和時域有限差分法對不同結構的光子禁帶進行了分析，分析兩種算法結果存在的差異。提出要減小設計與實際制作之間的差異，有必要在理論設計時將兩種方法結合起來，對于禁帶范圍的確定，應盡量以兩種方法的禁帶的重合區(qū)域的中心作為實際禁帶區(qū)域中心考慮。
　　運用平面波展開

3、法對各種情況下的禁帶進行了仿真計算。結果表明：不同的晶格結構、介電常數比、填充比和柱體形狀對禁帶都會產生影響。特別是介電常數與填充比在一定范圍內與禁帶寬度成正比關系；柱體形狀的微小差異也會引起禁帶的明顯改變。這些特性對光子晶體的設計具有明顯的指導意義。
　　采用了微帶線方法來實現光子晶體結構。設計了微帶 PBG結構的周期尺寸，對影響禁帶的各個因素進行了計算。通過對S參數仿真結果觀察，發(fā)現微波波段的光子禁帶同樣受到第四章中各種規(guī)律的