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二维周期复合介质构成的光子晶体能带结构

吉首大学学报 2001年第4期22卷 63-66页

作者：汤炳书戴丽莉连云港师范高等专科学校物理系江苏连云港222006

用平面波展开法计算复合介质构成的二维光子晶体的能带 ,计算结果表明当光的波长比介质的非均匀性尺度小很多时 ,出现较明显的带隙 ,在低频段即长波段该种复合介质的光子晶体可以用一等效的单层介电晶体代替 .

关键词：复合介质光子晶体平面波展开法光子能带结构有效介电常数光学材料带隙

电磁波在周期介质中的传播及二维光子晶体的光子带结构

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发光学报 2003年第2期24卷 125-129页

作者：阿不都热苏力帕尔哈提新疆大学物理系新疆乌鲁木齐830046

光子晶体是光学与凝聚态物理交叉的新领域,也是近年来应用物理学的一个重要研究领域,它是一种由介电常数高的(低的)介质在另一种介电常数低的(高的)背景介质中周期排列所组成的人造多维周期结构材料,能够产生光子带隙。频率落在带隙内... 详细信息

光子晶体是光学与凝聚态物理交叉的新领域,也是近年来应用物理学的一个重要研究领域,它是一种由介电常数高的(低的)介质在另一种介电常数低的(高的)背景介质中周期排列所组成的人造多维周期结构材料,能够产生光子带隙。频率落在带隙内的光在晶体里沿任何方向都不能传播,因而具有能够抑制原子、分子的自发辐射等诱人的光电子学特性,在基础研究和实际应用上都有着巨大的潜力。本文在这一领域里进行了富有成效的研究,获得了很好的结果。主要有:(1)利用平面波展开方法来计算二维光子晶体的带隙结构。首先,我们设计正方晶胞的二维光子晶体模型。设x3方向为介质柱的轴方向,二维周期结构在x1-x2平面上。晶胞的晶格常数为a,半径为r,介质柱和空气柱的介电常数分别为εa=17和εb=1,a>2r。设计的核心思想是通过降低光子晶体结构的对称性,消除光子能带在晶体的布里渊区高对称点上的本征简并。(2)对于二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的Bloch波解做了详细的推导,给出了光子晶体中禁带存在的理论依据。同时以正方格子晶格的二维光子晶体为例,验证了电介质在空气圆孔中的排列存在E偏振和H偏振的光子带隙重叠区,称为绝对光子带隙。对于二维的光子晶体,两种本征偏振模式的光子能带结构可以独立地调节。

关键词：电磁波周期介质二维光子晶体正方格子平面波展开法光子能带结构光子禁带

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二维三角格子光子晶体的带隙结构

光谱实验室 2006年第6期23卷 1259-1264页

作者：谭仁兵张晋张茜郭俊梅云南大学物理系昆明市650091 贵研铂业股份有限公司昆明市650221

用平面波展开法对二维光子晶体的电磁波理论及周期排列的电介质中电磁波的B loch波解进行了详细的推导,计算出以G aA s为背景的空气柱构成的二维三角格子光子晶体的能带结构,研究了H偏振和E偏振带隙宽度随填充比f的变化。计算结果表明,... 详细信息

用平面波展开法对二维光子晶体的电磁波理论及周期排列的电介质中电磁波的B loch波解进行了详细的推导,计算出以G aA s为背景的空气柱构成的二维三角格子光子晶体的能带结构,研究了H偏振和E偏振带隙宽度随填充比f的变化。计算结果表明,当f=0.8时,H偏振和E偏振出现重叠的最大绝对光子带隙,带隙位于0.458—0.529ωe(ωe=2πc/a,a为晶格常数,c为光速),带隙宽度为0.071ωe,相应的带隙波长范围为472.6—545.9nm,处于可见光波段。

关键词：光子晶体平面波展开法三角格子光子能带结构

以界面算子法和同伦法研究金属/电介质光子晶体频带结构

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以界面算子法和同伦法研究金属/电介质光子晶体频带结构

作者：徐海龙广西大学

学位级别：硕士

本论文系统性的介绍了如何以界面算子法与同伦法的结合使用来研究带耗损的金属/电介质光子晶体。过程主要分为两步:(1)以界面算子法分析无耗损自由电子气模型下的金属光子晶体结构,得到无耗损时的金属光子晶体的能带结构、色散关系和TM(... 详细信息

本论文系统性的介绍了如何以界面算子法与同伦法的结合使用来研究带耗损的金属/电介质光子晶体。过程主要分为两步:(1)以界面算子法分析无耗损自由电子气模型下的金属光子晶体结构,得到无耗损时的金属光子晶体的能带结构、色散关系和TM(TE)模式。界面算子法是从麦克斯韦方程出发,使用有限差分网格,最终目的是将问题转换为特征值问题;(2)利用在界面算子法得到的特征值(ω/c)2,引入同伦法求解考虑耗损时电磁波在金属/电介质光子晶体的耗损衰减大小。使用该计算方法得到的频率虚部大小表征着电磁波在金属中衰减的快慢。下面列出本论文的研究对象及其相关结果:一维金属/电介质光子晶体:(1)金属介电函数使用忽略耗损时的自由电子气模型。通过控制变量,分别研究和定性的探讨金属材料、介质常数、金属层填充率、光子晶体晶格倒格矢k和传播常数对能带结构、色散关系的影响。对比Ag/air和Cu/air的光子能带结构和色散关系图,坐标单位归一化后,两种结构的曲线图是一样的;对比Ag/air和Ag/fused-silicon结果,得到(?),是与理论结果相符的,所以可以通过调节介电常数来控制SPPs模式存在的电磁波频率;金属层填充率越大,能带截止频率越大;传播常数越大,低频能带曲线受k的影响越小;倒格矢k对色散曲线的影响较小。(2)金属介电函数为有耗损的Drude模型。以同伦法计算了在Ag/air光子晶体传播的电磁波的衰减大小,由于材料介电函数虚部与实部的大小相差量级较大,耗损模型与无耗损模型得到的能带带隙宽度和位置相差不明显。二维金属/电介质光子晶体:在直角三角柱结构中,TE和TM模式都存在最低截止频率。对于银正方柱和银直角三角柱正方晶格排列的光子晶体,在表面等离子体频率处,衰减都存在一个极大值,当频率较高或较低于表面等离子体频率时,损耗值将急剧下降,衰减的快慢会随着倒格矢量的不同而不相同。分别对比使用Drude模型和无耗损自由电子气模型得到的能带带隙宽度和位置,同一维的结果一样,变化不明显。界面算子法与同伦法的结合使用,可以成为研究金属光子晶体的一个有力工具。

关键词：金属/电介质光子晶体光子能带结构色散关系 Drude模型界面算子法同伦法

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二维光子晶体及其光子带结构研究

新疆大学学报（自然科学版） 2003年第1期20卷 32-35页

作者：阿不都热苏力.热西提帕尔哈提.米吉提新疆大学物理系新疆乌鲁木齐830046

对二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的 Bloch波解作了详细的推导 ,给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据 ,同时以正方晶格的二维光子晶体为例 ,验证了电介质圆柱在空气中的排列存在 E偏振和 H偏振的光子带隙重叠区 ,称为绝对光子... 详细信息

对二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的 Bloch波解作了详细的推导 ,给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据 ,同时以正方晶格的二维光子晶体为例 ,验证了电介质圆柱在空气中的排列存在 E偏振和 H偏振的光子带隙重叠区 ,称为绝对光子带隙 .

关键词：光子晶体正方格子半面波展开法光子能带结构光子带隙 Bloch波

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三角格子式二维光子晶体的光子带结构研究

新疆师范大学学报（自然科学版） 2002年第4期21卷 17-21页

作者：阿不都热苏力帕力哈提阿不都拉新疆大学物理学乌鲁木齐830046 阿克苏教育学院阿克苏843000

本文对二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的 Bloch波解做了详细的推导 ,给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据 ,同时以三角格子晶格的两维光子晶体为例 ,验证了空气圆柱在电介质中的排列存在 E偏振和 H偏振的光子带隙重叠区 ,称为... 详细信息

本文对二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的 Bloch波解做了详细的推导 ,给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据 ,同时以三角格子晶格的两维光子晶体为例 ,验证了空气圆柱在电介质中的排列存在 E偏振和 H偏振的光子带隙重叠区 ,称为绝对光子带隙。

关键词：光子晶体三角格子平面波展平法光子能带结构

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二维光子晶体的电磁波理论及光子带结构

喀什师范学院学报 2002年第6期23卷 28-32页

作者：阿不都热苏力阿不拉江新疆大学物理系新疆乌鲁木齐830046 阿克苏教育学院物理系新疆阿克苏843000

对二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的Bloch波解做了详细的推导,给出了光子晶体中禁带存在的理论依据;同时以三角格子晶格的二维光子晶体为例,验证了空气圆孔在电介质栅中的排列存在E偏振和H偏振的光子带隙重叠区绝对光子带隙.

关键词：光子晶体三角格子平面波展开法光子能带结构

多孔氧化铝/氧化锌组装体的光子带隙和发光性能

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人工晶体学报 2009年第1期38卷 83-87,106页

作者：王丹丽阮永丰杨红波张灵翠何丽天津大学理学院天津300072

从光子晶体的角度研究了AAO/ZnO组装体的光子带隙和发光性能,并解释了该组装体中ZnO发光增强的原因。利用平面波法对AAO及AAO/ZnO组装体的带隙结构进行了研究,得到了该组装体在可见光范围内TE波和TM波的不同的禁带结构特征,讨论了晶格... 详细信息

从光子晶体的角度研究了AAO/ZnO组装体的光子带隙和发光性能,并解释了该组装体中ZnO发光增强的原因。利用平面波法对AAO及AAO/ZnO组装体的带隙结构进行了研究,得到了该组装体在可见光范围内TE波和TM波的不同的禁带结构特征,讨论了晶格常数、填充比及填充介质的介电常数对带隙结构和禁戒波长的影响,找到了使AAO/ZnO组装体产生与ZnO的缺陷发光峰匹配的完全光子禁带的条件。

关键词：氧化锌阳极氧化铝(AAO) 光子晶体光子能带结构

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太赫兹波在光子晶体波导中的带隙特性研究

人工晶体学报 2008年第2期37卷 489-492页

作者：陈庆朋梁兰菊闫昕山东枣庄学院物理与电子工程系枣庄277160

为了得到太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性,研究了填充比、介电常数比、晶格常数三个主要因素对二维三角晶格完全禁带的影响。利用MATLAB软件分别优化计算得到填充比、介电常数比、晶格常数最大完全禁带,以及对应结构参数之... 详细信息

为了得到太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性,研究了填充比、介电常数比、晶格常数三个主要因素对二维三角晶格完全禁带的影响。利用MATLAB软件分别优化计算得到填充比、介电常数比、晶格常数最大完全禁带,以及对应结构参数之间的关系。带隙随着填充比的变化而变化,而对于相同晶格结构,介电常数比越大,完全禁带宽度越大,晶格常数不同,禁带宽度也不同。光子晶体态密度的分布验证了存在光子带隙的范围。研究结果为太赫兹波器件的开发提供了理论依据。

关键词：太赫兹波平面波展开法三角晶格光子能带结构光子晶体态密度