介电函数随频率变化的二维光子晶体带隙结构的研究

摘要

本文利用扩展基矢法研究了频率依赖型二维光子晶体的能带结构。论文由两部分内容组成，分别为：二维极性光子晶体的能带结构特点及场分布特征；二维极性光子晶体中两类带隙相互作用的研究。 首先，计算了二维极性光子晶体的能带结构和场分布。结果发现：在极性半导体材料的横向光学声子频率(ω<,T>)下方附近出现了平带，其对应的电场分布主要集中在电介质中。这主要由于极性材料高的介电常数而导致的全反射效应。在极化带隙(简称PG，立于ω<,T>-ω<,L>之间)当中出现了能带，其能量主要集中在空气柱当中，这是空气柱产生拘谐振腔效应造成的；并且由于TM和TE模偏振方向的不同，其电场分布图形的对称性有所差别。计算结果对于认识二维极性光子晶体的能带特性提供了一定的参考，也为这方面的进一步研究提供了依据。 其次，研究了二维极性光子晶体中两类带隙的相互作用。结果表明：改变晶格常数使光子带隙(PBG)和PG位置接近或重合时，它们会发生相互影响。一方面，PG使得极性光子晶体中原有的PBG被分割为两部分，而且在PBG内部出现了新的导带；另一方面，PBG的作用使得PG的宽度减小，PG可能被分割为两部分。研究结果有助于全面认识二维极性光子晶体中两类带隙的特点和相互作用规律，也为极性光子晶体的制备和进一步应用提供了一定的理论基础。

目录

文摘

英文文摘

首都师范大学学位论文原创性声明及授权使用声明

第一章引言

1.1光子晶体简介

1.1.1光子晶体的概念及分类

1.1.2光子晶体的特征

1.2光子晶体的应用

1.3光子晶体的理论研究方法

1.4介电函数随频率变化的光子晶体的研究现状

1.5论文主要工作和结构安排

第二章计算公式和模型

2.1扩展基矢法介绍

2.2计算模型

第三章二维极性光子晶体的能带结构特点及场分布特征

3.1二维PPC的能带结构特点

3.1.1最佳参数下的二维PPC能带结构

3.1.2填充率对PPC能带结构的影响

3.2二维PPC的场分布特征研究

3.3 小结

第四章二维极性光子晶体中两类带隙相互作用的研究

4.1二维PPC中两类带隙相互作用的规律

4.2横向光学声子频率对PPC绝对PBG的影响

4.3小结

第五章总结

参考文献

致谢