一维准周期与周期结构光子晶体的局域模特性及其潜在应用研究

摘要

本文主要研究了一维准周期和周期结构光子晶体中局域模式的特性及其潜在应用，主要包括以下两个方面的内容： 首先，应用转移矩阵方法详细研究了一维准周期(扩展Cantor分形)光子晶体的光学特性，发现其透射光谱具有尺度变换不变性和许多相互耦合的透射峰。 其次，详细研究了含负折射率缺陷层的一维光子晶体的光学性质，发现该光子晶体禁带中的缺陷模式具有正色散、零色散和负色散等三种类型的色散关系。基于上述三种色散性质可实现两种新型的介质滤波器，一种在大角度范围内既无偏振效应又无角度效应，另一种除在频率域有滤波作用外还具空间(角度)滤波特性。此外，发现：当光子晶体的结构参数发生变化时，在光子禁带中可出现模式劈裂现象；该现象可用于设计具有矩形透射峰的滤波器。我们提出Bragg散射效应和缺陷层的物理特性(负折射率)之间相互竞争的机制，并以此成功解释了上述独特的光学性质。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1光子晶体的概念与基本特性

1.2光子晶体的制作与应用

1.3一维周期结构光子晶体

1.4一维准周期结构光子准晶

1.5负折射率材料及其在一维光子晶体中的应用

1.6本论文的研究内容

第2章一维光子晶体特性的计算方法

2.1透射谱与内部场

2.2模式的色散关系

第3章一维光子准晶的光学特性

3.1扩展Cantor分形结构

3.2透射谱特性

3.3结构参数对透射谱的影响

3.4内部局域场

3.5角度效应

3.6小结

第4章含负折射率材料缺陷层一维光子晶体的特性及其应用

4.1缺陷模色散特性及其应用

4.2缺陷模色散特性的物理解释

4.3缺陷模的劈裂现象及其应用

4.4零角度效应滤波器

4.5小结

第5章总结与展望

参考文献

附录：攻读硕士学位期间完成的论文

致谢

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