一维光子晶体光学传输特性及带隙变化规律的理论研究
山东理工大学
毕业设计（论文）
一维光子晶体传输特性的理论研究
学院：理学院
专 业：物理学
学生姓名：张国辉
指导教师：高金霞
毕业设计（论文）时间：二О一一年3月21日～6月18日共12周
摘要
本论文的主要内容如下：
简单阐述了光子晶体的概念，主要特征、应用、发展状况、及制作方法。从麦克斯韦方程组出发，推导了光在光子晶体中传播的基本微分方程和一维光学传输矩阵理论。根据传输矩阵法，计算了一维光子晶体的带隙结构及传输特性。利用此种方法进行了模拟计算，得到如下结论：当光子晶体周期数达到一定数值时出现光子禁带。随着周期数的进一步增加，带隙宽度会有较为明显的增加，达到某一峰值增加幅度逐渐减小。而带隙中心波长位置基本不变。在相同的周期数情况下，一维光子晶体高低折射率比大者其带隙宽度较大。无论对于TM波还是TE波，光子禁带都随入射角度的增大向短波长方向移动。但TE波入射，光子禁带宽度随入射角度的增加而增大。而TM波入射，光子禁带宽度随入射角度的增加而减小。还发现缺陷模的厚度对透射峰值具有明显的调节作用，透射峰值会随着厚度的增加而增大，当达到峰值后透射率便随厚度逐渐降低。并且随着缺陷层折射率的增加，缺陷模的中心波长位置也向低频方向移动，同时透射峰值逐渐增大。
1.2.2光子晶体的主要特性
光子晶体的两个主要性质是光子禁带和光子局域，它是光子晶体的应用基础，正是基于光子晶体的这些性质[3]，光子晶体才展现出了诱人的应用前景。
光子禁带是由于光入射到周期介质结构的光子晶体时，某些频段的光波被介质散射后相干相消，不能透过该介质而形成的，如图1-1所示。如果光在各个方向上，该频率的各种模式的波都不能透过该结构，我们称该带隙为完全禁带。禁带特性的存在带来了许多新物理效应和新现象。长期以来人们认为自发辐射是不可控制的，它将不可避免的与受激吸收和受激辐射共存。光子晶体的存在改变了这一思想。我们知道自发辐射的几率与光子所在频率的态密度成正比，如果原子辐射的光子的频率正处于光子晶体的禁带内，此时该光子态的态密度为零，所以自发辐射被抑制，如图1-2所示。在现代光电技术中，自发辐射的抑制有着重要的应用，在半导体激光器中，由于自发辐射的存在引起较大的附加电流的损失，成为激光器阈值的主要原因，利用光子晶体禁带的限制，可以把自发辐射控制在特定的模式内或者完全禁止所有可能的辐射模式，从而制成低阈值激光器。利用光子晶体对自发辐射的作用，可以极大的提高二极管的发光效率，实验表明:采用光子晶体二极管之后，其发光效率从10%提高到90%以上[4]。此外，光子晶体制作高效反射镜、宽带带阻滤波器、光子晶体谐振腔等都是利用了光子晶体的禁带特性。
Keywords: one-dimensional photonic crystal;band gap width;transfer matrixmethod
摘要I
Abstract（英文摘要）Ⅱ
目录Ⅲ
第一章绪论1
1.1引言1
1.2光子晶体概述1
1.2.1光子晶体的概念1
1.2.2光子晶体的主要特征2
关键词：一维光子晶体；带隙宽度；传输矩阵法
Abstract
The summary of the dissertation is as follows:
We set forth the conception、primary characteristic、applications、 development and the general manufacture methodof photonic crystalin brief.We derived the basic differential equation of light spreading in photonic crystal and thetheoryof one-dimensional optical transfer matrix from the Maxwell`s equation.According to the transfermatrixmethod,wecalculating theone-dimensional photonic crystal bandstructure and ing this method to simulate calculation,Get a conclusion that:There will be a photonic band gap, when the photonic crystal cycle numberreaches a certain value. With further increase in the number of periods, there will bemore obvious increases reaching to a peak. Then the rate of increase graduallydecreased. And the band gap center wavelength position remains unchanged.With the same cycle number, one-dimensional photonic crystal whose scale of high-low index is larger.Regardless of theTMwave orTEwave, photonicband gap move to the short wavelength direction with the increasing incident angle.When theTEwave incident photonic crystals, photonic band gap will be wider withincident angle increasing. When theTMwave incident photonic crystals, photonicforbidden band will be wider with the incident angle increasing. Found that thethickness of the transmission defect mode peak has a clear regulatory role, thetransmission peak will increase as the thickness increases. Then the peak transmissionrate will immediately reduce with the thickness gradually increasing. And with theincreaseof the refractive index of defect layer, the center wavelength of defect modeposition also shifted to lower frequency, while the peak transmission increases.
正是由于光子晶体的思想是基于传统半导体而来的，所以光子晶体中的大部分主要概念都是类比电子半导体的概念而来的，我们知道，在半导体材料中原子排布的晶格结构产生的周期性电势场影响着在其中运动的电子的性质，电子将形成能带结构;同样，将介电常数不同的介质材料在空间中周期性排列而形成的结构，将改变在其间传播的光的特性，由于介电常数存在空间上的周期性，在其中传播的光波的色散曲线也会形成带状能带结构，并称作光子能带。光子能带之间可能出现带隙，处于带隙频率内的特定模式的光子在某些方向上或者各个方向上是严格禁止的，对于此类光子在该结构中的模密度为零，该带隙称为光子带隙，即上面提到的光子禁带（Photonic bandgap）简称PBG。此外，用于半导体中的其它概念，如倒格子、布里渊区、色散关系、Bloch函数、Van hove奇点等，在光子晶体中也都具有相类似的物理意义[2]，比如说，在光子晶体中，光子禁带同样出现在晶体的布里渊区附近，具有越接近于球形的布拉菲格子结构的光子晶体，将更趋向展现出宽带隙或完全禁带。
1.3光子晶体的制备方法4
1.3.1物理方法4
1.3.2化学方法6
1.4光子晶体的应用6
1.5本论文的主要工作9
第二章 光波在一维光子晶体中的传输特性10
2.1光子晶体的电磁波理论基础10
2.2一维光子晶体模型12
2.3单层介质传输矩阵的推导13
2.4光子一维光子晶体中的传输矩阵16
2.5本章小结17
(1-1)
其中， 为周期势能函数，解此方程可得电子具有能带结构， 的取值具有间断性，存在带隙，电子不会落在其中，所以称其为能量禁带，此方程决定了电子的运动规律。然而，人们看到电磁波(光场)在介电常数成周期性变化的空间介质中的运动时，满足的麦克斯韦方程为:
（1-2）
设 为空间介电常数，满足 ,为晶格常数， 表示其中的介电常数的变化。比较两式，我们不难看出上面两式具有很大的相似性，那么对（1-2）式求解，是否也存在类似于(1-1)式的解?事实上计算发现只有某些频率的特定模式的电场E有解，从而出现了“光子频率禁带”，在禁带内某些频率的光子被禁止，与电子的能量禁带相似，由此人们找到了“光子半导体”。
图1-1光子禁带示意图
图1-2光子晶体对原子自发辐射的影响
第三章一维光子晶体带隙变化规律的研究18
3.1光子晶体参数18
3.2一维光子晶体材料参数对光子晶体带隙的影响18
3.2.1周期数对带隙宽度的影响18
光子晶体与光子带隙结构研究
光子晶体与光子带隙结构研究过去几十年里，光子晶体与光子带隙结构的研究一直备受关注。
这些研究不仅对于理解光的传播和控制，还具有广泛的应用前景，例如在光子学器件和光通信领域。
光子晶体是一种具有周期性折射率变化的光学介质，其导致了特殊的光学性质。
而光子带隙则是光子晶体中禁止光的一定频率范围，类似于半导体物质中的电子带隙。
下面将探讨光子晶体的基本原理以及光子带隙结构的研究进展。
光子晶体的基本原理是通过周期性的介质折射率变化来控制光的传播。
在一维光子晶体中，介质的折射率具有周期性的变化。
当光传播的波长与光子晶体的周期相匹配时，光会被光子晶体中的周期性结构所衍射。
这种衍射效应导致了光子晶体中的光子带隙。
光子带隙可以理解为光在空间中的一种传播受限。
在光子晶体中，光传播的波长必须满足特定的条件才能通过光子晶体。
波长较短的光无法通过较大的周期性结构，而只能在晶格中传播。
这样，光子晶体在特定的频率范围内形成光子带隙，其中不允许光的传播。
这种性质使得光子晶体成为强大的光学控制工具。
光子带隙结构的研究在过去几十年里取得了巨大的进展。
最初，光子带隙的发现和研究主要集中在二维光子晶体中。
通过纳米加工技术，科学家们成功地制造出了具有微米尺寸的周期性结构，从而实现了光子带隙的控制。
这些二维光子晶体具有独特的光学性质，例如低折射率、高透明度和光子带隙的存在。
随着技术的发展，人们开始研究更加复杂的三维光子晶体。
三维光子晶体不仅具有二维光子晶体的性质，还能在更大的波长范围内控制光的传播。
这种控制不仅可以实现光子带隙，还可以在光子晶体中形成多种复杂的光学模式。
这为光学材料的设计和应用提供了新的可能性。
光子带隙结构的研究还涉及到材料的选择和制备技术的发展。
目前，人们正在研究各种材料，例如半导体、金属和聚合物，以实现特定波长范围内的光子带隙。
同时，纳米加工技术的进步也为制造具有复杂结构的光子晶体提供了可能。
除了基础研究，光子带隙结构在实际应用中也具有广阔的前景。
一维光子晶体全向带隙限光特性的研究
ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ｏＮ ＴＨＥ ＲＡＣＴＥＩ ＴＩ ＣＩ ＵＳ ＣＳ ｏＦ ｏＰＴＩ ＣＡＬ ＴＲＡＮＳ Ｉ Ｓ ＯＮ Ｍ Ｓ Ｉ Ｗ Ｉ ＴＨ ｏＭ ＮＩ ＲＥＣＴＩ ＮＡ Ｌ ＤＩ ｏ ＢＡＮＤＧＡ Ｐ ＮＴＲｏ Ｌ Ｎ Ｄ ｏＴｏ ＮＩ Ｃｏ Ｉ １ ＰＨ Ｃ
ｏ ｅ ｄ ｍｅ ｉ ｎ ｌ ｈ ｔ ｎ ｃ ｃ ｙ ｔ ｌ ｔ ｃｕ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｈ ｎ ｅ ． ｎ— ｉ ｓ ｎ ｏ ａ ｏ ｏ ｒ ｓａ ｒ ｔｒ ａ ａ ｔｒｉ ｃ ａ ｇ ｄ Ｏｍｎ ｉ ｃｉ ｎ ｌ ａ ｄ ｇ ｐ ｌ ｔ ｆｌ ｈ ｌ ｂ ｐ ｉ ｓｕ ｓ ｉ ｒ ｔ ａ ｎ ａ ｍｉ ｏ ｇ ｔ ｌ ｅ ｄ ｅ ｏ ｂ ｉ ｉ ｗ ｉ ｉ ｌｍｅ ｔ ｄ ｉ ｎ ｌ ｒ ｍ 。ｔ ０ ．Ｂ ｏ ｄ ａ ｄ Ｏｍｎ ｉ ｃｉ ｎ ｌ ｂ ｎ ｇ ｐ ｌ ｔ ｌ ｈ ５ ｎ ｐ ｉａ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ｎ ａ ｇ ｅ ｆｏ ０ ｏ ９ 。 ｒ ａ ｂ ｎ ｉ ｄｒ ｔｏ ａ ａ ｄ ａ ｉ ｉ ｔ ｉ ａ １ ０ ｍ ｏ ｔ ｌ ｅ ｉ ｍ ｇ ｎ ５ ｃ ｗａ ｅｅ ｇ ｈ ｎ ａ ｅ ａ ｈ ｅ ｅ ｙ ｓ ｌｃ ｅａ ｐ ｏ ｒａ ｅｓ ｕ ｔ ｒ ｌ ａ ａ ｔ ｒ ｖ ｌｎ ｔ ｅ ｒ ｃ ｉｖ ｄ ｂ ｅ ｅ ｔ ｈ ｐ ｒ ｐ ｔ ｔ ｃｕ ａ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｂ ｔ ｉ ｒ ｐ Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｏ ｏ ｃ ｃ ｙ ｔ ｌ； ａ ｆ ｒｍ ｔｉ ｔ ｏ ； ｕ ｒｃ ｌ ｎ ｌ ｓｓ ｔ ｎ ｍｉｓｏ ｐ ｃ ｒ ｍ； ａ ｄ ａ ｍｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｈ ｔ ｎ ｒ ｓ ｓ ｔ ｎ ｅ ｒｘ ｍｅ ｈ ｄ ｎ ｍｅ ａ ａ ｙ ｉ； ｒ ｓ ｉ ａ ｒ ｓ ａ ｉ ａ ａ ｓｉｎ ｓ ｅ ｔ ｕ ｂ ｎ ｇ ｐｌ ｔ ｉ
一维金属介质光子晶体的理论研究的开题报告
一维金属介质光子晶体的理论研究的开题报告
一维金属介质光子晶体是一种由金属和介质交替排列构成的超材料，具有优异的光学性质和应用潜力。
本文旨在探究一维金属介质光子晶体
的基本理论、制备方法及其在实际应用中的潜力。
首先，我们将介绍光子晶体的基本理论。
光子晶体是一种特殊的周
期性介质，在一定的空间尺度内，其结构的周期性形成了能够控制光的
传输和能量流动的光子带隙。
我们将介绍光子晶体的基本原理，包括光
子带隙的起源、计算光子能带图的方法和描述光子晶体中光的传输性质
的理论模型。
其次，我们将介绍一维金属介质光子晶体的制备方法。
从材料选择、制备工艺到性能测试，系统地介绍包括溶液法、物理气相沉积法（PVD）、化学气相沉积法（CVD）在内的一维金属介质光子晶体的制备过程。
并且，将系统地研究这些方法对光子晶体光学性质的影响。
最后，我们将探究一维金属介质光子晶体在实际应用中的潜力。
这
些应用包括：光放大器、激光及转换器件、可调制光子滤波器、光纤通
信器件、传感器、太阳能电池等。
并且将通过仿真实验和实际测试验证
一维金属介质光子晶体在这些应用领域的实际效果。
总之，本文将对一维金属介质光子晶体的基本理论、制备方法及其
在实际应用中的潜力进行较为系统和深入的研究，旨在为光子晶体研究
提供新的思路和方法。
【精品】用传输矩阵法计算一维光子晶体的带隙特性研究(可编辑
用传输矩阵法计算一维光子晶体的带隙特性研究------------------------------------------作者------------------------------------------日期一维光子晶体带隙特性研究1103011013 黄蓓粉体一班摘要：光子晶体是20世纪80年代末提出的新概念和新型人工微结构光学材料。
光子晶体以光子禁带的存在为主要特征，其典型结构为一个折射率周期变化的物体。
一维光子晶体是光子晶体最基本的构型，其折射率在一维空间方向上呈周期性分布。
一维光子晶体结构简单、易于制备，同时具备二维、三维光子晶体的性质，极有可能成为全光通信领域中的关键材料，因此具有较高的理论价值和广泛的应用前景。
关键词：光子带隙特征矩阵规律1 引言光子晶体是一种折射率周期变化的人工微结构材料 ,其典型结构为一个折射率周期变化的三维物体 ,周期为光波长量级. 光子在光子晶体中传播存在光子带隙.，频率落在光子带隙内的电磁波不能在光子晶体中传播,光子晶体的这种特性具有极大的理论价值和潜在的应用前景。
在光子晶体中掺杂后 ,会在光子能隙中引入局域模式 ,这将给激光技术和非线性光学等带来全新的应用 ,如制作零阈值激光器、光滤波器、慢光缓存器、慢光传感器等。
理论研究发现，对于含有缺陷的一维光子晶体，在光子禁带（PBG：Photonic Band Gap）的带边和缺陷模对应的频率位置，光的传输具有极低的群速度，Scalorta 等人发现在带边处，光脉冲传输速度可以降低到c/17（c 为真空中光速），大约为1.76×107m/s 。
光子晶体的理论计算已相对成熟 ,本文旨在应用现有的计算方法，建立一维光子晶体模型并讨论一维光子晶体在不同结构参数和参数下的光学传输特性。
2方法与原理2.1模型的建立一维光子晶体由两种不同相对介电常量 (εa ,εb ) 、厚度( a , b)的薄介质层交替排列构成的一维周期性结构 材料. 如图 1 所示 ,空间周期为 d = a + b ,一束频率 为 ω的光从左向右正入射到图中所示的一维周期 性结构材料中.将光波在介质层中的行 进看作是正向行进电磁波 (下行波) 和反向行进电磁 波 (上行波) 的叠加. 介质交界面处的电磁场满足边 界条件. 每一介质层与光波的相互作用可由其矩阵完全决定. 介质层两边的场矢量 E Ⅰ , H Ⅰ , E H Ⅱ的模可用特征矩阵联系起来 :E E M H H I II I II ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ 2.2数学理论推导为行进一步的计算，下面给出光子晶体的特殊矩阵表达式。
光子晶体材料的光学性质与传输特性分析研究
光子晶体材料的光学性质与传输特性分析研究光子晶体材料是一种具有周期性结构的材料，其具有独特的光学性质和传输特性。
本文将从光子晶体材料的定义、结构特点以及光学性质和传输特性等方面进行分析研究。
光子晶体材料是一种由周期性的折射率或介电常数分布组成的材料，其结构可用于控制光的传播。
与普通材料相比，光子晶体材料具有一些独特的光学性质。
首先，光子晶体材料具有光子禁带，即在特定频率范围内不允许光传播。
这是由于光子晶体中周期性的结构造成的干涉效应，从而形成了禁止能带。
其次，光子晶体材料具有高度方向选择性，即只有满足特定波矢条件的光子才能在材料中传播。
这使得光子晶体材料在光学通信、传感和光学器件等领域具有广泛应用的潜力。
光子晶体材料的结构特点主要体现在其周期性排列的单元和周期性折射率分布上。
从单元结构上看，光子晶体材料可分为一维、二维和三维结构。
一维光子晶体一般由平行排列的柱状单元组成，二维光子晶体则是由周期性排列的平面单元组成，三维光子晶体则是由周期性排列的体积单元组成。
这些单元之间通过特定的连接方式形成了光子晶体材料的周期性结构。
从折射率分布上看，光子晶体材料一般由具有不同折射率的介质构成，这种介质分布可通过改变材料成分或掺杂不同的材料实现。
光子晶体材料的光学性质主要包括光子禁带、色散特性和光学共振等。
光子禁带是光子晶体材料的最重要特性之一，它决定了光在材料中的传播特性。
光子禁带的宽度和位置可通过调节光子晶体材料的结构和成分来实现。
色散特性指的是光在光子晶体中的传播速度与波长的关系。
在某些情况下，光子晶体材料还可表现出色散补偿的效应，即不同波长的光同时通过光子晶体时能够得到相同的相位延迟。
光学共振是指当光的频率与光子晶体材料的共振频率匹配时，光与光子晶体之间发生强烈的相互作用。
这种共振现象可用于实现光学传感和激光器等器件。
光子晶体材料的传输特性主要涉及光的传播、散射和透射等过程。
光子晶体材料的周期性结构可以使得光在特定方向上具有高透射率，而在其他方向上发生衍射和散射。
一维光子晶体的带隙控光特性与Bragg光纤光传输特性的研究的开题报告
一维光子晶体的带隙控光特性与Bragg光纤光传输特性的研究的开题报告一、研究背景及意义随着光子晶体的发展，其在光学器件中的应用越来越广泛。
光子晶体是一种周期性调制折射率分布的材料，在其内部形成布拉格反射，实现光子波导或者光子晶体带隙效应，在光通信等领域中具有广泛的应用前景。
然而，现有研究中多数维度的光子晶体的制备与系统的性能分析，针对一维光子晶体的调制可能存在一定的挑战。
因此，对于一维光子晶体的研究具有重要的理论与实验意义。
本研究将探讨一维光子晶体的带隙调制特性，通过对一维光子晶体阵列的调制控制，研究其在光传输中的控光特性与Bragg光纤光传输特性。
二、研究内容及技术路线1. 设计与制备一维光子晶体阵列本研究拟采用常规的E-beam光刻与激光干涉技术配合制备一维光子晶体阵列。
选择合适的介质材料，制备出不同孔径，不同填充率的一维光子晶体阵列。
2. 实验测量光子晶体的带隙特性通过光谱仪测量分析一维光子晶体阵列的透射光谱与反射光谱，探究其在不同波段下的带隙阻挡效应。
3. 分析一维光子晶体阵列对光传输的控制特性研究一维光子晶体阵列中掺杂材料的光学性质，利用控制一维光子晶体阵列的带隙特性，研究其对光子晶体光传输与控光的影响。
4. 实验研究Bragg光纤光传输特性通过制备Bragg光纤，结合一维光子晶体阵列，系统研究Bragg光纤中光的传输特性。
5. 建立模型分析实验结果对实验结果进行模型建立和数值分析，综合分析实验得到的控光和光纤传输特性，逐步完善和优化。
三、预期成果通过本研究，预期获得如下成果：1. 成功制备一维光子晶体阵列，测量其带隙特性；2. 分析一维光子晶体阵列的控光特性，并通过实验研究Bragg光纤的光传输特性；3. 建立模型分析实验结果，并优化系统的性能。
四、研究意义本研究将有助于深入理解一维光子晶体的特性与性能，为其在光通信等领域的应用提供理论和实验基础。
此外，通过一维光子晶体的制备及应用，可对光子晶体的性能进行改善与优化，为光电技术的发展提供新的思路和思想。
一维三元光子晶体的传输特性研究[1]
一维三元光子晶体的传输特性研究3Ξ王旭东3,刘 芳,闫珂柱(曲阜师范大学物理系,山东曲阜273165)摘要:运用光学传输矩阵理论对一维三元光子晶体传输特性进行了数值计算。
结果表明,其带隙宽度随结构参数a、b明显的改变;适当调节两个参数,得到了带隙相对宽度(Δω/ω0)为68%的带隙结构,带隙宽度几乎不随入射角的变化而改变,并且随实际操作中带来的随机误差引起的无序度的改变不明显,由此可方便地用于制作全角宽带反射镜等光学器件。
关键词:光子晶体;带隙;无序度中图分类号:O43;TN2 文献标识码:A 文章编号:100520086(2004)0120104204Studies on the Optical T ransmission Characteristics of12D Polybasic Photonic CrystalsWAN G Xu2dong3,L IU Fang,YAN Ke2zhu(Department of Physics,Qufu Normal University,Qufu273165,China)Abstract:Optical trnasmission characteristics of one dimensional polybasic photonic crystals compo sed of three kind of dielectric mediums was studied by the optical transmission matrix method.The re sults indicate the band gap change s with the variation of structure parameter a and b,a wide band gap with relative band width(Δω/ω0)of68%can be get by adjusting a and b,and its width change s lightly with the incident an2 gle,in fluence of the disorder is small com paring with binary photonic crystals.So it was sugge sted to make wide band refleceors with the photouic crystal.K ey w ords:photonic crystals;band gap;disorder1 引 言 自从1987年S.J hon[1]和E.Yblaloloath[2]提出光子晶体的概念之后,由于其广泛的应用前景和潜在的应用价值,吸引了众多科学家的兴趣。
一维光子晶体的研究
一维液晶光子晶体透射谱的研究
刘永军+连!佳+胡立发*鲁兴海*宣!丽*
+ ?哈尔滨工程大学理学院!黑龙江 哈尔滨! + @ " " " + !!!!!!!!!!!!!!!!! ! * ?中国科学院长春光学精密机械与物理研究所!应用光学国家重点实验室!吉林 长春! + ! " " ! !
摘!要!一维液晶光子晶体在光滤波器*低阈值激光器和光开关等领域有着很好的应用前景"研究了一维 液晶光子晶体的透射谱!电压范围在" + "$ 内!光谱调谐范围约为 @ "6 A!透射峰半高宽为 + #6 A!禁带 $ 宽度近E 扭曲取向的双液晶层一维液晶 " "6 A"进一步提出了非偏振光型液晶光子晶体!设计了相互垂直 " l 光子晶体器件"双液晶层起到了对各向偏振光光程的补偿作用!使得禁带中的两个透射峰合并为一个透射 峰!加强了光强度!增强了滤波性能" 关键词!液晶&光子晶体&双缺陷层&偏振非敏感 中图分类号 B , @ ! N ' * 8!!! " # + " ' ! J K E ' 9 3 3 6 ' + " " " " @ J ! * " + " " # * " * , " ! !!文献标识码 L
: . < G % 0 6 / . MD . 1 *L M7 5 -0 5 0 C 5 ' % C !$ ; , , . Q ( 2 ' . * 1 % 1 2 . 7 7 ( ( 0 1 % ' . ( 29 5 ' 1 % ( ; , , ; !!由于禁带中存在*个透射峰!在器件滤波的过程中会发 生干扰!影响滤波效果"而在实际应用中!更多的情况是光 源为非偏振光或光源偏振状态不可知!这样禁带中都会出现 两个峰!因此有必要对其进行偏振不敏感特性的研究" 我们设计了一种适合用于光源为任何偏振态光或非偏振 光的液晶光子晶体结构!在不影响调谐范围的情况下增加了 光强度!并且增强了系统的灵活性"结构设计如图 @ !为双 液晶缺陷层多层膜的光子晶体!双液晶层的液晶取向为 " 扭 l 曲且取向相互垂直!并且厚度相同"分成平行和垂直液晶排
传输矩阵法分析一维光子晶体传输特性及其应用
ｍｉｄｄｌｅ ｄｅｆｅｃｔ ｌａｙｅｒ，ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｆｉｌｔｅｒ ｗａｓ ｔｈｕｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ
（ＡＢ）杈。Ａ为高折射率材料聚砜醚（ＰＥＳ），ｎ。＝２．８，Ｂ
为低折射率材料硒化砷（Ａｓ２Ｓｅ。），，１２＝１．４，取两层的光 学厚度，ｌ。ｄ。＝ｎｚｄｚ＝Ｘｏ／４。Ｘｏ取为空间光通信系统中常采 用的ｌ ５５０ ｎｍ。中间缺陷层材料为氧化镁（ＭｇＯ），折 射率为ｎｔ＝１．７，其光学厚度选择为Ｗ２，在实际的制作 中，可以采用镀膜技术来实现所设计的光子晶体滤波 器。为了简化计算，只考虑正入射情况。
一维函数光子晶体的带隙理论研究
一维函数光子晶体的带隙理论研究学校代码：10203 研究生学号：091430269分类号：O413.1 密级：无硕士学位论文一维函数光子晶体的带隙理论研究Study band-gap theory of one-dimensionalfunction photonic crystal作者姓名：王清才指导教师：吴向尧教授学科专业：理论物理学位类型：学术型硕士2021年6月吉林师范大学硕士学位论文摘要光子晶体是有两种或两种以上的折射率不同的介质层周期性排列所构成的人工材料。
目前，对于光子晶体理论的研究已经比较成熟，各种以光子晶体作为材料器件也被相继提出，实验方面也制作出许多具有不同性能的光子晶体。
但是对于一些特殊类型的光子晶体的研究还需要更进一步的深入，因为这些特殊类型的光子晶体具有传统的光子晶体所不具有的一些特性，这些特性能够进一步的满足人们对于光子晶体器件性能的实际需要，具有非常重要的应用价值。
本文研究一种特殊类型的光子晶体：一维函数光子晶体，它的两个介质层的折射率是随空间位置变化的周期函数n1?z?、n2?z?。
为了研究函数光子晶体的各种特性，我们要在理论上对一维函数光子晶体的禁带结构和特性进行研究。
我们选取一维函数光子晶体作为本文研究对象，利用传输矩阵法研究一维函数光子晶体的各种特性。
本文主要内容为：(1)介绍光子晶体的概念、特性、理论研究方法、制备方法，以及光子晶体的引用和国内外研究进展。
(2)利用费马原理推导出光在一维函数光子晶体中的运动方程；再从光的电磁波在光子晶体中传播的理论出发，根据电磁场在介质两边的连续性条件，推导出单介质层中的传输矩阵；在推导出一维函数光子晶体的传输矩阵；求一维函数周期结构的函数光子晶体的色散关系、带隙结构。
利用传输矩阵理论计算函数光子晶体介质层的周期数、入射角、折射率和介质层的厚度等对一维函数光子晶体带隙变化的影响。
(3)研究介质层厚度均匀变化对和含缺陷层的一维函数光子晶体带隙特性。