超窄带非周期性光子晶体压应变传感器原理

摘要

光子晶体是像半导体一样的具有能够影响电子运动的周期性结构，来控制光子的运动。某些频率的电磁模式在光子晶体的光子能带结构间不存在比如说低损耗波导，全方位镜等其它，将不可能传播电磁波的波段叫做光子禁带。因此，光子晶体结构的晶格常数是在同一长度规模为电磁波波长的一半。根据温廷敦与许丽萍的研究，在双势垒共振系统中，加上应力的结构就会发生应变，反过来会影响隧穿效应从而影响电阻的变化，这就是所说的介观压阻效应。此效应中理论分析了单轴应力与隧穿电流灵敏的关系。在介观压阻效应的启示下，我们将应力加在光子晶体上时会产生应变，这种应变反过来会影响光子晶体的结构同时在光子禁带也会发生变化。那么我的主要的工作有下列几方面:
　　第一章，介绍了光子晶体的发展历史及其性质。
　　第二章，主要描述了光子晶体的理论与研究方法，同时也介绍了传输矩法、时域有限差分法等。
　　第三章，主要集中研究了按一定的规则将周期性的光子晶体变为非周期的来研究光子禁带。通过传输矩阵理论计算一维光子晶体，发现在光子禁带内出现了窄透射峰。
　　第四章，主要集中研究有应变的超窄带一维光子晶体的情况。对比一维周期光子晶体，我们设计了一种NNABBA排列结构的光子晶体，其中A和B是不同介电常数的介质，N=10.结果在禁带中1500nm处出现了窄（0.1nm）透射峰，我们称之为超窄带。在有应变时，透射波波长发生变化。结果表明光子晶体禁带中透射峰对应波长与应变之间有很灵敏的关系，研究发现应变量与波长改变量之间存在线性关系，我们进一步引入介观压光效应的系数，得到nm1540。
　　总之，这篇文章计算分析了当应力存在的情况下光子通过上述这种结构的透射情况，并阐述了应变与一维光子晶体禁带内出现的超窄透射峰对应波长之间的线性关系，称之为介观压光效应。

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第一章 绪论

1.1电子晶体

1.2 光子晶体

1.3 光子晶体的特殊结构与其性质

第二章 光子晶体理论与研究方法、算法

2.1光子晶体理论

2.2 光子晶体的理论研究方法

第三章 超窄带在一维非周期性光子晶体中形成的研究

3.1 光子晶体滤波概述

3.2一维光子晶体滤波的理论

3.3 对一维光子晶体光子禁带中透射率与透射峰宽度的研究

第四章 超窄带非周期性一维光子晶体在应力作用下的研究

4.1 将介观压阻效应[19]的思想引入到超窄带非周期性一维光子晶体中进行研究

4.2应力使超窄带非周期性一维光子晶体的窄带透射峰产生漂移

4.3超窄带非周期性一维光子晶体的光子禁带内的超窄透射峰漂移与应变的关系

结论与展望

参考文献