蜂窝晶格和Kagomé晶格二维光子晶体带隙特性研究

应用平面波展开方法(PWM)计算了蜂窝晶格和Kagomé晶格二维介质柱光子晶体带隙结构。结果表明蜂窝晶格和Kagomé晶格二维介质柱光子晶体存在对应TE、TM模的带隙,并且在某些条件下存在完全带隙。比较而言,蜂窝晶格结构光子晶体存在更大的完全带隙。     

三角晶格二维光子晶体带隙结构数值研究

为了详细研究三角晶格二维光子晶体的带隙结构特性,采用平面波展开法对该类光子晶体的能带结构作数值研究,计算不同参数下三角二维光子晶体的能带曲线.结果表明,三角二维光子晶体介质基质中空气柱结构比空气基质中介质柱结构在柱体半径相同时更容易形成完全禁带.特别对TE模式而言两种结构都较容易形成禁带,介质基质中的空气柱结构不存在完全禁带.     

二维复合三角格子光子晶体FDTD带隙结构分析

设计一种二维复合三角晶格结构光子晶体,采用时域有限差分法数值计算了这种光子晶体的带隙结构。计算结果表明,介质圆柱在空气中按复合三角形排列存在E偏振和M偏振模完全重叠的光子带隙区,即具有绝对光子带隙。绝对光子带隙的宽度与介质柱的介电常数有关,介电常数差越显著越有     

二维三角介质柱光子晶体能带特性分析

利用平面波展开法计算空气背景中由圆形、正六边形和正方形介质柱构造的二维三角格子光子晶体的带隙结构,并研究介质折射率、光子晶体直径与晶格常数的比值对光子带隙宽度的影响。通过理论计算表明,Si和Ge这两种材料制成的光子晶体中,只有方柱模型的光子晶体才能产生完全光子禁带。     

ZnO基二维光子晶体的带隙研究

用平面波展开法研究以ZnO为背景介质,由周期性排列的空气圆孔柱、椭圆孔柱和正方孔柱分别构成的三角晶格结构的光子晶体,计算在不同参数条件下光子晶体的能带曲线.研究结果表明,通过调控孔柱和晶格常数的大小,可以改变光子晶体带隙位置和宽度;对于所有ZnO基三角晶格结构空气孔二维光子晶体,TE模比TM模带隙更宽;正方空气孔柱光子晶体的带隙比圆柱和椭圆柱光子晶体的带隙要宽.     

基于共形FDFD的光子晶体带隙计算方法研究

针对光子晶体结构的介质曲面分界面采用了一种高效的共形处理,结合处理三角晶格的平移转换方法,得到了处理二维正方晶格和三角晶格光子晶体带隙计算的高效共形FDFD方法。针对所建FDFD方法的精度和收敛性做了进一步的分析。最后得到了正方晶格和三角晶格的能带图,并与PWM方法计算的结果进行比较;数值结果表明,所提方法的计算结果不仅与PWM方法结果吻合较好,而且计算时间大为降低。     

利用复式原胞实现二维光子晶体中的完全带隙

为了实现二维光子晶体的完全带隙，采用不同结构的复式原胞，构成了一种复式光子晶体．用多重散射的方法，分别计算了不同占空比和内部参数，以及当光沿不同方向入射时s偏振波和p偏振波的透过谱．从理论上论证了在这种复式原胞的光子晶体中，只要选择合适的内部参数和占空比，就可以在二维复式光子晶体中达到三维光子晶体效果，即获得到完全带隙．     

光子晶体带隙结构的数值计算

该文简述了光子晶体的基本概念及基于平面波方法的理论分析。光子晶体是周期性介质结构,其带隙结构计算复杂,难于进行解析分析,只能使用数值模拟,所以关于光子晶体带隙的计算成为其理论研究的一个重要分支。该文在推导出一维光子晶体的解析解后,使用平面波方法在MATLAB下编写了通用的二维光子晶体能带结构计算程序,找到了出现最大带隙的结构参数,为设计和制作二维光子晶体提供了理论依据。     

焕然一新的新材料

光子晶体 光子晶体又称光子禁带材料,是介电常数不同的两种材料在空间上按一定的周期排列而形成的一种＂晶体＂结构。与半导体晶格对电子波的调制相类似,光子晶体能够调制相应波长的电磁波。电磁波在光子晶体中传播时,由于布拉格散射而受到调制,形成光子带隙,能量处于光子带隙内的光子将不能进入光子晶体。光子晶体在自然界广泛存在,opal宝石的色彩与蝴蝶、甲虫等动物绚丽的颜色便是光子晶体形成的结构色。其主要用途包括以下几方面：     

反欧泊结构InP三维光子晶体的制备及研究

MOCVD法实验制备了反欧泊密堆积结构InP三维光子晶体,平面波法计算分析发现对于2003年Yethiraj和Van B laaderen提出的非密堆积结构,利用此方法制备的非密堆积结构反欧泊InP三维光子晶体,只要填充率达到44%以上即可出现完全光子带隙.     

Main Factors for Affecting Photonic Bandgap of Photonic Crystals

The factors affecting one dimensional （1D） and two dimensional （2D） photonic crystals （PhCs） are systemically analyzed in this paper by numerical simulation. Transfer matrix method （TMM） is employed for 1D PCs, both finite difference time domain method （FDTD） and plane wave expansion method （PWE） are employed for 2D PCs. The result shows that the photonic bandgaps （PBG） are directly affected by crystal type, crystal lattice constant, modulation of refractive index and periodicity, and it is should be useful for design of different type photonic crystals with the required PBG and functional devices. Finally, as an example, a near-IR 1D PCs narrow filter was designed.     

各向异性材料一维光子晶体的传输特性研究

为研究由电各向异性材料和磁各向异性材料构建的一维光子晶体的电磁传输特性,分析了不同电等离子体频率和磁等离子体频率对TE极化波和TM极化波禁带宽度的影响规律。结果表明,磁等离子体频率对TE极化波及TM极化波的禁带宽度有较大的调节作用。当电导率和磁导率都为正的各向同性材料缺陷结构引入到光子晶体中时,会有电磁缺陷模式出现,而且缺陷模式的频率随缺陷厚度的增加而降低,同时缺陷的厚度对TM极化波缺陷模式的调谐作用大于对TE极化波的调谐作用,这对滤波器的频率调节具有潜在的应用价值。     

THz光子晶体天线仿真与设计

在THz频段喇叭天线的口径面上加装金属面, 金属面上环绕天线口径排布金属圆柱构成光子晶体, 利用光子晶体带隙可以抑制表面波的特性, 建立了THz光子晶体天线的物理模型. 采用电磁仿真软件优化设计了一个新型的THz光子晶体天线, 该天线工作频率为30GHz, 最大增益为17.6dB. 与传统的喇叭天线相比, 其增益变大, 主瓣变窄, 背瓣减弱, 方向性得到了较大的改进.     

空芯PBG光子晶体光纤带隙的结构

应用平面波法分析了三角形和正方形结构空芯PBG光子晶体光纤的带隙的分布特性,结果表明带隙宽度随着空气孔直径与周期的比值d/Λ增加而增大;要实现空气导光,空气孔直径与周期的比值d/Λ必须大于某一特定值,对于三角形结构该比值为0.6,而对于正方形结构该比值为0.96;用FDTD方法分析两种结构光纤的基模模场分布,结果表明在特定d/Λ的条件下,三角形结构比正方形结构PBG-PCF更容易实现纤芯导光.     

准周期结构一维光子晶体的带隙结构及偏振特性

提出了折射率分别递增或递减的准周期结构一维光子晶体,研究了其带隙结构和偏振特性。研究表明,光子带隙的大小与两种介质的折射率比有关,随折射率比的增大而展宽。TE模和TM模的偏振特性不同,随入射角的增大,虽然TE和TM模的带隙中心都向短波方向移动,但TE模的禁带展宽而TM模的禁带变窄。不论入射角多大,当各层介质的折射率递增时光子带隙向长波方向移动,而当折射率递减时光子带隙则向短波方向移动。