二维斜三角晶格及棋子盘格子直波导光子晶体带隙研究

摘要

光子晶体(Photonies crystals)是一种能够产生光子禁带的周期性光学微结构材料。它具有极其独特的光学性质和导光机制，在实际生活中具有多种潜在的应用价值。目前，关于光子晶体的研究已经成为光学和光电子学领域最前沿的项目之一。
　　本文第一章详细介绍了光子晶体的概念、性质、应用领域和研究现状。由于此论文主要是利用平面波展开方法对二维光子晶体能带结构进行数值计算。因此，在第二章中对平面波展开法及其数值算法的推导做了详细的分析。
　　第三章中，在二维正三角晶格光子晶体的基础上，通过改变晶体的晶格基矢构造了一种全新的周期结构。该周期结构的最小周期单元不再是传统意义上的等边三角形，而是一种更为优化的斜三角形结构。利用平面波展开法理论模拟了二维斜三角晶格光子晶体完全带隙的情况，发现所设计结构的完全带隙宽度是二维正三角晶格光子晶体完全带隙宽度的4.32倍。分析了介质柱宽度，介质柱旋转角度以及相对介电常数对所构造结构的完全带隙的影响，所得结果对二维光子晶体的理论研究和实际应用有所帮助。为任意角度的二维光子晶体集成波导的研究和制作提供了理论基础。
　　最后一章的主要研究工作是研究光子晶体波导的能带结构。同时，结合超原胞技术，计算出二维光子晶体波导的能带结构，并且根据计算讨沦了介质柱宽度和缺陷介质柱介电常数对能带结构的影响。这些研究对光子晶体波导的设计具有实际指导意义。

目录

曲阜师范大学研究生学位论文原创性说明

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第一章 绪论

§1.1 光子晶体概述

1.1.1 光子晶体的概念和分类

1.1.2 光子晶体与传统晶体的异同

1.1.3 光子晶体的特性和应用

1.1.4 光子晶体的制备和研究进展

§1.2 选题意义

§1.3 本论文的研究方案

1.3.1 研究对象

1.3.2 研究内容和目的

1.3.3 研究方法

1.3.4 论文结构安排

第二章 光子晶体数值计算方法

§2.1 二维光子晶体主方程

§2.2 平面波展开法

§2.3 其他数值计算方法

2.3.1 时域有限差分法

2.3.2 传输矩阵法

2.3.3 格林函数法

第三章 二维斜三角晶格光子晶体完全带隙研究

§3.1 引言

§3.2 理沦计算方法

§3.3二维光子晶体模型设计

§3.4 计算结果与分析

§3.5 结论

第四章 二维棋盘格子光子晶体波导能带研究

§4.1.引言

§4.2.平面波展开法中的超原胞算法

§4.3.二维光子晶体波导模型设计

§4.4.计算结果和分析

§4.5结论

参考文献

在校期间的研究成果及发表的论文

致谢