磁介质光子晶体特性研究

摘要

光子晶体中光子禁带和局域性是其最重要的特性,由磁介质和电介质结合形成的磁介质光子晶体既具有光子晶体特性,又具有磁性材料的磁光效应,可以用来制作光隔离器、调制器、光开关等光学器件。本论文利用传输矩阵法对镜像对称一维光子晶体的特征、一维磁介质光子晶体的光传输特性和法拉第效应进行了研究,发现结构设计对光学传输特征以及法拉第效应有明显的影响。
　　 首先,研究了镜像对称一维光子晶体的光学特性。在镜像对称位置引入缺陷,当固定缺陷位置,逐渐增加其光学厚度时,带隙中始终存在两个缺陷模,且缺陷模的位置随厚度的增加向长波方向移动;当光学厚度相同,缺陷位置逐渐远离对称轴时,缺陷模由原来的两个减为一个。当改变折射率时,缺陷模变化的规律与厚度变化时相同。
　　 其次,研究了一维磁介质光子晶体的传输特性和法拉第效应。我们设计了多种磁光介质光子晶体结构,如含有单层、双层、多层磁介质等情况。通过改变其重复的层数,发现法拉第旋转角与层数之间存在很强的依赖关系,随着层数的增加,法拉第旋转角增大,但透射率降低。几种结构中法拉第旋转角达到的最大值是44.7°。
　　 最后,研究了入射角对法拉第旋转角的影响,得到入射角的改变不会影响透射峰值和对应的法拉第旋转角,只是改变透射谱和对应的法拉第旋转角产生的波长位置。

目录

文摘

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Contents

符号说明

第一章 绪论

1.1 光子晶体概况

1.1.1 光子晶体综述

1.1.2 光子晶体的分类

1.1.3 光子晶体的主要特性

1.1.4 光子晶体的研宄方法

1.2 磁介质光子晶体概况

1.2.1 磁介质光子晶体综述

1.2.2 磁介质光子晶体法拉第效应的实际应用

1.3 本学位论文的主要研究内容和意义

第二章 理论计算基础

2.1 一维光子晶体传输矩阵法

2.2 一维磁介质光子晶体传输矩阵法

第三章 镜像对称一维光子晶体带隙特征

3.1 两种不同镜像对称的一维镜像对称光子晶体结构比较

3.1.1 对称轴是缺陷层的一维镜像对称光子晶体结构带隙特征

3.1.2 镜像对称一维光子晶体结构设计及其带隙的模拟

3.2 单层电介质的厚度和折射率变化

3.2.1 厚度镜像对称变化

3.2.2 折射率镜像对称变化

3.3 双层介质的厚度和折射率变化

3.3.1 厚度镜像对称变化

3.3.2 折射率镜像对称变化

3.4 小结

第四章 一维磁介质光子晶体特性研究

4.1 含有单层磁介质的一维磁光晶体特性

4.2 含有两层磁介质的一维磁光晶体特性

4.3 含有三层磁介质的一维磁光晶体特性

4.4 含有多层磁介质的一维磁光晶体特性

4.5 入射角对一维磁光晶体特性的影响

4.6 小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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