一维光子晶体表面模的理论研究

《一维光子晶体表面模的理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据分类号Q垒3l硕士学位论文一维光子晶体表面模的理论研究罗砚浓学科专业玉线电物理指导教师主丛明数援直墓俊数援回拯Ⅸ塑Ⅸ论文答辩日期2Q!§生5目窆目学位授予日期丝堕兰!虱答辩委员会主席邳文万方数据广西大学学位论文原创性和使用授权声明～一本人声明所呈交的论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得广西大学或其它单位的学位而使用过的材料。与我一同工作的同事对本论文的研究工作所做的贡献均已在论文中作了明确说

2、明。本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权保存并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于：口保密，在年解密后适用授权。豳不保密。(请在以上相应方框内打“√”)论文作者签名：、罗魂液指导教师签名：教一，、／一飞，作者联系电话：／gb76和沁乃日期：．Zo／r．每6目／o日日期谚，／。76

3、电子邮箱：细矾愕矽，比∞．t万方数据一维光子晶体表面模的理论研究摘要光子晶体表面模是一种局限在光子晶体表面的电磁模式，当理想的光子晶体在表面被截断时，其平移对称性被打破，因此在光子带隙内出现了表面模，它在光子晶体和介质内分别以Bloch波和平面波的形式存在且均指数衰减。一维光子晶体的表面模早已得到理论的证实和实验的验证，且在传感领域已经得到了广泛的研究和应用。但目前尚缺乏对一维光子晶体表面波波导器件的研究，尤其是研究Bloch表面波的传输特性和耦合特性。本文首先分析一维光子晶体的能带结构，随后采用超原胞法和直接匹配法研究半无限

4、一维光子晶体和对称半无限一维光子晶体结构表面模的特性，为一维光子晶体表面模在集成光学中的应用提供理论依据。本文的主要工作和创新点包括以下几个方面：1、采用对称膜系的等效理论研究一维光子晶体的能带结构，重点探究了一维光子晶体的能带交叠现象并解释了其中的物理机制，提出一维光子晶体能带交叠现象的原因有两个：一个是光学洞，不论入射波是TE偏振或者是TM偏振，只要各层薄膜相位厚度满足万=mn，电磁波都会无反射的透过光子晶体；另一个是布儒斯特角，其只对TM偏振波才有意义，在第一带隙内也可以出现。2、采用超原胞法计算半无限一维光子晶体的色散

5、关系和电场分布，探究了光子晶体最外层厚度对表面模色散曲线的影响。研究发现，当一维光子晶体的高折射率层截断时，表面模色散曲线的变化范围较大。在能带图万方数据中那些远离真空光线且居于带隙中间处的表面模会有局域性更强的电场。采用Kreschmann装置激发一维光子晶体的表面波，最后利用菲涅尔迭代方程计算了ATR反射谱，通过ATR反射谱的形状和共振峰的位置可以判断透射介质的光学性质。3、利用直接匹配法推导了对称半无限一维光子晶体结构表面模的色散关系，解析计算了表面模的电场分布和耦合强度。研究发现，表面模分裂为奇模和偶模，奇模频率高于偶

6、模频率。耦合强度由间隙宽度和耦合模离真空光线的距离决定。最后通过菲涅尔迭代方程计算了结构的ATR反射谱。结果表明，控制间隙厚度可改变共振峰位置，改变底层光子晶体周期数可灵活控制对奇偶模的激发。关键词：一维光子晶体表面模能带结构耦合特性II万方数据THEoRETICALRESEARCHoNSURFACEMODESoFONE-DIMENSIONALPHOTONICCRYSTALSABSTRACTSurfacemodeonphotoniccrystalsisnonradiationelectromagneticmodewhichlo

7、calizedonthesurfaceofphotoniccrystals．Whentheidealphotniccrystalistruncatedatthesurface，itstranslationalsymmetryisbroken，resultinginsurfacemodeoccurredinthebandgap．ItexistsintheformofBlochwaveinthephotoniccrystal(PC)sideandplanewaveinthemediasidewhilebothdecayexpone

8、ntially．Surfacemodeofone·dimensionalphotoniccrystal(1DPC)haslongbeenprovedbytheoryandverifiedexperimentally．Ithasalsobeenwidelystudiedanda