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摘要:光子晶體是一種特殊的人造材料，該材料具有光子帶隙特性，呈現(xiàn)周期性電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，它能夠阻止一定頻率的電磁波的傳播，即頻率落在光子帶隙內(nèi)的電磁波。在某些維度上，它的介電常數(shù)呈周期性分布，它能阻止特定頻帶的光從其中傳播。因此，光子晶體被用于生產(chǎn)出具有特殊用途的光學(xué)器件，并在通信和激光方面被廣泛運(yùn)用。 本篇論文討論了光子晶體的物理特性、概念定義、研究途徑和制備方法，使用麥克斯韋方程組，加上邊界條件的限定，分析了一維光子晶體中電磁波的傳播情況并進(jìn)行歸納總結(jié)。使用傳輸矩陣法對(duì)一維光子晶體材料的電子帶隙特性進(jìn)行了進(jìn)一步的研究分析。利用Matlab仿真得出：光子帶隙的性質(zhì)會(huì)在介電常數(shù)具有周期性變化的材質(zhì)上顯現(xiàn)，而且當(dāng)光子帶隙變寬時(shí)，帶隙的中心波長會(huì)改變，呈變大現(xiàn)象，該現(xiàn)象還會(huì)受到介質(zhì)的厚度的影響，相關(guān)性顯正。光子帶隙受光子晶體的周期數(shù)影響，周期數(shù)越大，帶隙邊緣的陡峭度越高。光子晶體的層數(shù)的最優(yōu)值可以由中心波長處的透射率得出，兩者之間存在一個(gè)確定的關(guān)系，這樣可以使光子晶體的光子帶隙保持一定的完整性且不浪費(fèi)材料。
關(guān)鍵詞 一維光子晶體；傳輸矩陣法；光子帶隙
目錄 摘要 Abstract 1緒論-1 1.1 引言-1 1.2 光子晶體的概念-1 1.3 光子晶體的分類-1 1.4 光子晶體的特性-2 1.5 光子晶體的制備-3 1.6 光子晶體的理論研究-4 1.7光子晶體的應(yīng)用-4 1.8光子晶體的傳播研究-4 2一維光子晶體的透射率的計(jì)算-5 2.1利用傳輸矩陣法計(jì)算一維光子晶體的透射率-5 2.1.1參數(shù)假定-5 2.1.2介質(zhì)內(nèi)傳輸矩陣的計(jì)算-6 2.1.3邊界矩陣的計(jì)算-7 2.1.4透射率表達(dá)式的推導(dǎo)-7 2.2理論仿真-8 2.2.1透射率仿真-9 2.2.2層數(shù)對(duì)透射率的影響-9 2.2.3層的厚度對(duì)透射率的影響-10 2.3三元一維光子晶體-11 3光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的類比研究-13 3.1理論推導(dǎo)-13 3.1.1麥克斯韋方程組-13 3.1.2本征方程的推導(dǎo)-14 3.1.3量子理論與電磁理論的比較-14 3.1.4能帶的求解-15 3.2理論驗(yàn)證-16 3.2.1厚度為65nm的二氧化鈦和90nm的三氧化二鋁組成的結(jié)構(gòu)-16 3.2.2厚度為90nm的二氧化鈦和90nm的三氧化二鋁組成的結(jié)構(gòu)-18 4電磁波斜入射時(shí)光子帶隙變化的研究-20 4.1理論推導(dǎo)-20 4.1.1角度的考慮-20 4.1.2橫電波(S偏振)分析-20 4.1.3橫磁波(P偏振)分析-22 4.2理論驗(yàn)算-22 4.2.1橫電波(S偏振)的結(jié)果-23 4.2.2橫磁波(P偏振)的結(jié)果-23 結(jié)論-25 致謝-26 參考文獻(xiàn)-27 |
