包含左手物质的一维光子晶体的传输特性研究

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1、湖南大学硕士学位论文包含左手物质的一维光子晶体的传输特性研究姓名：唐康淞申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：范滇元;文双春20060325硕士学位论文摘要光子晶体被认为是未来的半导体，它可以如人所愿地控制光子的运动。由于其独特的特性，光子晶体可以制作全新原理或以前所不能制作的高性能器件，在光通信上有重要的用途，如用光子晶体器件来替代传统的电子器件，通信的速度将会快得无法想象。左手物质是最近几年才提出的一种全新的人工合成材料，并且由于其独特的性质和广阔的应用前景而倍受关注。结合这两种材料，本文研究了含左手物质的一维光子晶体的传输特性，与常规一维光子晶体相比，这种

2、结构具有许多新的特性。本文主要工作如下：利用传输矩阵法分析了含左手物质的一维二元光子晶体的传输特性。我们发现，零平均折射率带隙不随结构的层数的变化而变化，也不随结构尺寸的改变而改变。引入一个缺陷后，缺陷模的位置和数目与缺陷的引入方式和缺陷本身的物质特性有关；缺陷层引入的位置的变化也会引起缺陷模的变化，当缺陷层位于结构中间时，缺陷模最强。引入两个缺陷之后，当缺陷相同时，缺陷间的相互作用与它们的间隔成反比，当缺陷间隔比较大时，相互作用比较小，其缺陷模是简并的；随着间隔的减小，相互作用变大，简并的缺陷模将发生分裂，间隔越小分裂越明显，而且这种现象与缺陷模所处带隙以及结构本身的构

3、成无关。若两个缺陷不同，其缺陷模将不存在分裂现象。此外，分析了含左手物质的一维三元光子晶体的传输特性。首先从基本的边界条件和著名的B10ch理论出发，推导并且分析了这种结构的色散方程，预测存在一种不同于传统Bragg带隙的新带隙。然后利用传输矩阵法理论分析了这种结构的传输特性，证实了新带隙的存在，同时发现结构的传输特性与结构组成介质的厚度以及折射率密切相关，当正折射物质的厚度增加时，传统Bragg带隙会沿频率轴向低频方向移动，若为左手物质则向高频方向移动。引入缺陷后，缺陷模的位置会随着缺陷层厚度的改变而改变，具有可调性。除此之外，我们还对这种结构一些新特性的相关应用作了简

4、单的讨论。关键词：光子晶体；左手物质；负折射；零平均折射率带隙；缺陷包食左手物质的一维光子晶体传输特性研究AbstractPhotoniccrystalisconsideredasthesemiconductoroffhture，whichiscapableofcontrollingthemovementofphotonaccordingtopeople’sdemand。Duetoitsparticularcharacteristics，photoniccrystalcanbeusedtomakedeViceswithhighperformance，whicharebas

5、edontotallynewtheoriesorinstrumentscan’tbemanufacturedbefore．A1so，itplaysanimportantroleinopticalcommunication．Forexample，thespeedofcommunicationisunconceiVableifdeVicesbasedonphotoniccrystalareadoptedtoreplacetraditionalinstruments．Furthermore，1eft—handedmaterial(LHM)isanewkindofartifici

6、almaterialwithbothnegativedielectricpermittiVityandnegatiVemagneticPermeability．Recently，LHMhasattfactedmuchattentionfbritsunusualelecn‘omagneticwavepropertiesandextensiVeapplications．Inthispaper，thetransmissionofone—dimensional(1D)photoniccrystalcontainingLHMisdisclosed．Themainworksaresh

7、ownasfollows：Thetransmissionof1DbinaryphotoniccrystalcontainingLHMisinVestigatedbyusingTMM．Itisdemonstratedthatthezeroaveragerefractionindex(ZARI)gapisindependentofthecellnumberandscalingofthestructure．Whenadefectisimroducedintothestructure，thedef色ctmodeisdependento