包远志—文献综述

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1、目录摘要：1引言1一、光子晶体的具体分类2二、光子晶体的特性及应用3三、光子晶体理论的一种研究方法——特征矩阵法41、光子在吸收介质中传播的处理方法42、特征矩阵法的推导4四、吸收材料对一维光子晶TM波能带的影响研究5五、总结与展望5参考文献6材料吸收光子晶体对TM波能带的影响研究的文献综述重庆工商大学应用物理学2010级应用物理包远志指导教师刘启能摘要：通过阅读大量的文献和很好的运用互联网信息技术平台，完成了《材料吸收光子晶体对TM波能带的影响》的写作。本文主要是通过三个部分讲述了光子晶体的对TM波能带的影响。同时运用自己也学的理论基础知识和计算机辅助计算知识，运用Math

2、ematica软件建模，对TM波能带随频率，入射角和频率以及光子晶体的周期厚度和频率的变化作了简单的模型分析。同时得到了较为客观的模拟实验计算结果。本文就是对其进行综合简要的分析。【关键词】光子晶体TM能带Mathematica综合分析引言1987年，S.John和E.Yablonovitch提出了光子晶体概念，所谓的光子晶体就是其折射率呈周期性变化的人造带隙材料。正是由于其具有周期上的规律性，从而使得在光经过其时会产生一些带隙。刘启能在《光子、声子晶体的传输理论》指出：光在光子晶体中传播时会与光子晶体的周期结构发生相互作用，从而产生带隙。利用光子晶体的带隙可以十分方便的控制

3、光波的传播，因此光子晶体在现代科学技术上有着十分广阔的应用前景，这使得对光子晶体的研究成为目前光学的前沿领域内一个活跃的问题。光子晶体作为一种新型的光学元件和新的科学研究成果，想要把它应用到现实生活中很难。尽管如此，程开富在《光子晶体在光通信领域中的应用》中指出：光子晶体电路和装置的未来看起来却是确信无疑的。在五年之内光子晶体的基本应用材料会在市场上出现，将势必有很大的商业前景。在这些应用中，高效光子晶体激光发射器和高亮度的发光二极管将会占很大的比重。随著社会的不断发展，生活质量的提高，信息化越来越重要，网络成为了人们生活中的必须品，光纤就扮演了这一重要角色，与如今"视顶盒"

4、类似的解码信号设备将使用光子晶体电路和装置。根据科学家的推测，在五到十年的内，我们应该生产出第一个光子晶体"二极管"和"晶体管"；在科学技术逐渐成熟的十到十五年里，我们应该能制造出第一个光子晶体逻辑电路，光子晶体驱动的光子计算机应该可以制造出来。不仅如此，光子晶体甚至可以在珠宝和艺术品市场上找到生存环境；光子晶体薄膜还能作为防伪标志。由此看，光子晶体的未来是充满光明的、不可估量的。所以说，本文对光子晶体的研究虽然只是停留在一小分为之内的对TM波能带的影响，但是对光子晶体的研究也会有一定的参考价值。一、光子晶体的具体分类关于光子晶体的分类有很多种，许玉龙在《增益一维光子晶体的传

5、输特性研究》，刘启能在《光子、声子晶体的传输理论》中按照光子晶体的介质排列方式的不同，将其分为一维，二维，三维的光子晶体。其中各种分类的简单叙述如下：一维光子晶体是指介质折射率只在空间一个方向具有周期性分布的光子晶体材料。最简单的一维光子晶体一般是由两层不同折射率的介质薄膜交替组成的。钱志翔（5）在《一维光子晶体高品质因子q机制研究》当中指出一维光子晶体使得在垂直于介质层方向上的介电常数随空间位置周期性变化，在平行于介质层平面的方向上介电常数不会随空间位置改变。一维光子晶体结构比较简单，容易于制备，研究方便，具有较强的代表性，且应用十分广泛，如法布里-珀罗腔光学多层的增反/透

6、膜等。二维光子晶体，钱志翔（5）在《一维光子晶体高品质因子q机制研究》当中指出二维光子晶体是指在二维空间各方向上具有光子频率禁带特性的材料，它是由许多介质杆平行且均匀地排列而成的。常见的二维光子晶体的基本结构如图1.2所示，通常是由介质柱形成的规则晶系。李开才（6）在《二维光子晶体带隙特性研究》中指出二维光子晶体在垂直于介质的方向上（两个方向）介电常数随空间位置周期性变化，而平行于介质杆的方向上介电常数不随空间位置的变化而改变。为实现二维光子晶体频率禁带范围的调节性，廖兴展（7）《二维光子晶体带隙结构及色散特性研究》中指出在可改变的由介质杆阵列组成的晶体结构中呈多种结构，如矩

7、形、三角形、石墨六边形等。横截面的形状不同，所获得打光子频率禁带宽窄也不一样。三维光子晶体材料在三维空间各方向上都具有光子频率禁带特性，三维光子晶体具有广泛的应用前景。由于当前科学技术水平有限，三维光子晶体的制备较为困难。王身云（8）在《光子晶体电磁特性分析与大带隙结构设计》中提到第一个具有完全光子频率禁带的三维光子晶体是由美国贝尔通讯研究所的Yablonovitch创造，它是一种由许多面心立方体构成的空间周期性结构，也称为钻石结构。二、光子晶体的特性及应用光子晶体最重要最根本的特性便是具有禁带和导带。