光子晶体带隙法在溶液浓度测量中的应用

本文从光子晶体带隙理论出发,分析了相对带隙宽度与测量溶液浓度的之间的对应关系,提出了采用光子晶体平面波展开法测定牛奶浓度的新方案。通过研究以硅半导体材料为背景介质周期性排列空气孔圆柱构成的光子晶体,发现在高频率区域,二维三角晶格结构各向同性光子晶体的光子带隙随待测溶液百分浓度不同而单调变化的。这对浓度测量和高血糖患者的临床应用有一定的指导作用。     

基于光子晶体的物质的量浓度测量研究

采用平面波展开法模拟graphite格子二维光子晶体的禁带结构,研究了三种溶液温度和质量摩尔浓度分别对光子带隙的影响。其中半乳糖、木糖和核糖溶液分别为graphite格子二维光子晶体的空气孔介质材料。结果表明,当质量摩尔浓度恒定而温度变化,光子带隙随其发生变化;而当溶液温度恒定时,光子带隙随溶液质量摩尔浓度发生变化。较高质量摩尔浓度和较高温度的溶液更容易形成光子带隙。在某些情况下,核糖溶液比半乳糖和木糖溶液更容易实现光子带隙。     

平面波展开法在质量分数测量上的应用研究

为了提出测定果糖质量分数的新方案,采用光子晶体平面波展开法进行了理论分析和数值模拟。通过研究以硅半导体材料为背景介质周期性排列空气孔圆柱构成的光子晶体,分别取得了正方晶格和三角晶格的空气孔结构光子晶体的TE模、TM模禁带结构特性。结果表明,在高频率区域,2维正方晶格或三角晶格结构各向同性光子晶体的光子带隙随待测质量分数不同是单调变化的;同时,晶格结构对光子带隙有一定的影响,不论是在正方结构还是三角结构光子晶体中,TE模带隙都比TM模大得多。这对质量分数测量和高血糖患者的临床应用有一定的指导作用。     

平面波展开法在质量分数测量上的应用研究

为了提出测定果糖质量分数的新方案,采用光子晶体平面波展开法进行了理论分析和数值模拟。通过研究以硅半导体材料为背景介质周期性排列空气孔圆柱构成的光子晶体,分别取得了正方晶格和三角晶格的空气孔结构光子晶体的TE模、TM模禁带结构特性。结果表明,在高频率区域,2维正方晶格或三角晶格结构各向同性光子晶体的光子带隙随待测质量分数不同是单调变化的;同时,晶格结构对光子带隙有一定的影响,不论是在正方结构还是三角结构光子晶体中,TE模带隙都比TM模大得多。这对质量分数测量和高血糖患者的临床应用有一定的指导作用。     

正方晶格光子晶体第一带隙特性研究

由于光子晶体的禁带特性具有重要的应用,基于电磁波传输理论,应用MATLAB数值仿真二维正方晶格光子晶体TE模第一带隙特性,数值计算了介电常数变化、填充率变化对第一带隙宽度及形成带隙个数的影响,结果得到随着介电常数的增加第一带隙宽度增加,随着填充率的增加,第一带隙宽度逐渐减小。研究结论为光子晶体器件的制作提供参考。     

复合型二维光子晶体的带隙展宽特性

选用时域有限分方法(FDTD)分析光子晶体带隙结构.选择两种不同晶格常数的二维光子晶体构成复合型二维光子晶体,计算了复合型光子晶体和组合光子晶体在近红外频段的带隙结构,结果表明,复合型二维光子晶体在近红外波频段的禁带宽度明显大于组合光子晶体禁带宽度.通过改变复合光子晶体的介电常数,实现其禁带向高频区或低频区移动.     

二维三角形光子晶体带隙与耦合特性研究

利用二维三角晶格介质柱光子晶体TE偏振的禁带与介质柱半径的变化关系,分析了二维光子晶体的带隙分布及斜边耦合特性.结果表明,光子禁带的大小受到构成光子晶体的介电材料的空间排列分布以及介质柱半径大小的影响;束缚在光子晶体中的光波可以在波导和谐振腔中进行传输,达到选择输出光波的目的.     

太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性

用平面波展开法研究了太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性。数值计算了以硅为背景的空气圆柱构成的二维三角晶格光子晶体的能带结构和态密度,计算表明r=0.50a和r=0.46a时,E偏振和H偏振分别出现最大光子带隙,带隙宽度分别0.1097THz和0.1935THz,在r=0.48a出现最大完全光子带隙,带隙宽度为0.0759THz,光子晶体态密度的分布也表明了存在光子带隙的范围,研究结果为太赫兹器件的开发提供了理论依据。     

大带隙2维正方晶格光子晶体的优化设计

为了研究2维正方晶格光子晶体的完全带隙特性,采用平面波展开方法模拟了两种结构2维光子晶体,在固定光子晶体周期常数a的前提下,研究了2维正方晶格光子晶体的完全禁带随柱半径和折射率的变化规律。结果表明,以空气为背景的锗介质柱组成的光子晶体,随着半径的增大,完全带隙宽度先增大后减小最后消失,填充比为38.3%时,同时增大介质柱的介电常数,在介质柱折射率为4.2处,完全带隙最大,带宽是0.02754(ωa/(2πc));以锗为背景的空气柱组成的光子晶体,光子禁带对应的无量纲频率随半径的增大而增大,填充比为48.3%时,同时增大背景介质的介电常数,出现多个完全带隙,在背景折射率为6.2处,完全禁带最大,带宽为0.02922(ωa/(2πc))。光子晶体带隙的频谱响应也表明了完全带隙的范围。这为大带隙2维正方晶格光子晶体的设计和制备提供了依据。     

Ⅲ-Ⅴ族半导体材料组成光子晶体能态密度特性

应用平面波展开法研究Ⅲ-Ⅴ族半导体材料组成光子晶体能态密度特性,得到填充率f随品格半径a之间的变化对应的能态密度分布,当f=0．2a时归一化频率存在最大光子带隙。通过比较化合物半导体材料为AIP、AJAs、AISb和GaP构成二维方形光子晶体得出GaP有较宽的光子禁带,随着填充率的增加光子晶体带隙增加。研究结果为光子晶体器件的研究提供理论依据。     

结构参数对空心PCF带隙特性的影响

利用全矢量平面波法分析三角晶格结构空心光子晶体光纤（PCF）的结构参数包层空气孔直径d、包层空气孔间距以、包层的空气填充率F以及介电常数对光子带隙的影响。通过模拟计算发现,随着d、F、介电常数的增大以及A的减小,带隙宽度也随之增大。说明了采用何种参数配置能实现宽带隙的PCF,并模拟出在这些结构参数下的带隙分布图。     

二维正方柱结构光子晶体禁带的研究

利用平面波展开法通过计算机模拟仿真对二维正方排列介质方柱和空气方柱结构以及三角排列介质方柱和空气方柱结构进行了禁带研究。研究发现：这四种二维光子晶体结构都存在完全禁带。介质方柱结构具有较大的TM禁带,而空气方柱结构具有较大的TE禁带。当介质方柱宽度增大时,禁带中心频率均向低频移动,而当空气方柱宽度增加时,禁带中心频率均向高频移动。当增大材料折射率时,禁带中心频率均向低频移动。对于空气方柱结构,应该选取高折射率材料,以提高完全禁带的带隙率。     

二维硅基三角形气孔光子晶体的带隙分析

研究了以硅为背景介质周期性排列的等边三角形气孔构成的三角晶格二维光子晶体,把平面波展开法用于光子晶体能带结构的数值研究,分别改变等边三角形气孔边长、晶格常数和晶格基元旋转角度,研究带隙变化规律。研究结果表明:三角形气孔边长、晶格常数和晶格基元旋转角度的适当改变可以使光子晶体出现完全带隙,优化结构参数给出了一个完全带隙。     

填充率对有限高度二维光子晶体带隙的影响

针对三角晶格空气孔和四方晶格介质柱这两种结构的有限高度二维光子晶体,用平面波展开法计算它们在不同填充率下的带隙结构,分析了带隙特性及填充率对带隙结构的影响。结果表明,晶胞中的空气所占的比例较大时,带隙的位置向高频方向移动,带隙宽度则在逐渐增大的同时又受到光锥边界的限制,结构参数为相对介电常数2和12,总高度为3L1;三角和四方晶格的中间层高度分别为L1=0．6a和L1=1.5a时,填充率r／a分别取0．42和0．19可得到较大的带隙,范围分别是(0．30～0．45)和(0．34～0．45)wa／2πc。     

太赫兹波在二维正三角晶格金属光子晶体中的传输特性

运用频域有限元法研究了一种二维正三角晶格金属光子晶体在太赫兹波段的传输特性。该模型选取空气为背景材料,金属铜为介质柱。通过改变太赫兹波的入射方向、晶格常数和介质柱填充率,对TM模和TE模的传输特性进行了系统完整的分析,获得了太赫兹波在正三角晶格金属光子晶体中的传输规律。结果表明,传输特性随着介质柱填充率、晶格常数及太赫兹波入射方向的变化而变化,且TE模和TM模带隙差异很大,这为太赫兹波段的光子晶体滤波器、反射器和极化器的开发与制作提供了参考依据。     

二维复周期光子晶体的带隙结构

提出了由二维六边形结构和三角结构叠合构成的复周期光子晶体 ,利用平面波展开法计算了由空气中的介质圆柱棒组成的该复周期光子晶体的带结构。结果表明二维六边形结构和三角结构叠合构成的复周期结构的光子晶体可以形成很宽的TE波光子带隙 ,并且具有较宽的TE波和TM波带隙重叠的绝对光子带隙     

完全禁带二维光子晶体的研究

利用平面波展开法,对存在完全禁带的正三角排列的气柱型二维光子晶体和蜂窝状排列的介质柱型二维光子晶体进行了研究,分析了柱的半径和介质折射率对完全禁带大小的影响,结果表明,正三角排列气柱型比蜂窝状排列介质柱型具有更大的最大带隙率,而且最大带隙率还可以通过介质折射率的改变来优化;蜂窝状排列介质柱型二维光子晶体最容易加工的结构刚好适合常见材料硅或砷化镓,具有更大的实用价值.     

新型电磁(光子)晶体贴片天线的研究进展

介绍了新型电磁（光子）晶体贴片天线的研究进展，尤其是几种新型光子晶体贴片天线。这些光子晶体贴片天线采用基底钻孔、地面腐蚀、加高阻抗表面以及基底上表面腐蚀等方法在贴处天线中加入光子晶体结构，改善了以高介电常数介质为基底的贴片天线的性能，也为贴片天线集成在微波电路上开辟了途径。光子晶体贴片天线这种集低剖面，易集成有好辐射性能于一身的新型天线，必将在移动通信等许多领域发挥作用。