基于时域有限差分方法二维光子晶体能带结构计算论文

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1、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学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，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：f，司勃导师躲饧放签字日期：o?07弓年口否月侈日签字日期：纱fZ年6月f沙日中图分类号：TN256UDC：654学校代码：10004密级：公开北京交通大学专业硕士学位论文基于时域有限差分方

2、法的二维光子晶体能带结构的计算BandStructureCalculationsofTwo—DimensionalPhotonicCrystalsBasedontheFiniteDifferenceTime．DomainMethod作者姓名：周勤导师姓名：苏晓星学号：11125050职称：副教授工程领域：电子与通信工程学位级别：硕士北京交通大学2013年6月致谢论文的工作是在我的导师苏晓星副教授的悉心指导下完成的，苏晓星副教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来苏晓星老师对我的关心和指导。

3、苏晓星副教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向苏晓星老师表示衷心的谢意。苏晓星副教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，马天雪、董浩文等师兄对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。中文摘要摘要：光子晶体是一种新型的光学材料，由介电常数不同的介质在空间周期性排列而成。它具有独特的光子带隙结构，这种带隙能有效的控制光子在光子晶体中的传

4、播，在制造新型光器件和未来光通信中有着广阔的应用前景。论文首先对光子晶体的基本特性如带隙、光子局域性进行了简单地说明，介绍了如今广泛使用的光子晶体的理论研究方法和常见的光子晶体的制备方法。并对论文中进行编程计算的时域有限差分方法(FiniteDifferenceTimeDomain，FDTD)在一维和二维情况进行了理论推导，给出不同情况下FDTD方法的数值稳定性条件。基于FDTD方法在二维直角晶格光子晶体计算中的应用，进行了二维直角晶格、三角晶格和六角晶格光子晶体能带结构的计算。通过直角晶格和三角晶格散射体和基体的介质参数的

5、变化，分析介质参数变化对能带结构的影响。并在直角晶格、三角晶格和六角晶格结构中引入单点和双点缺陷，结合超胞法和FDTD方法分析两种缺陷情况下能带结构的变化，计算得到在一定条件下单点缺陷时的缺陷态频率和双点缺陷情况下的谱线分裂现象。关键词：光子晶体；时域有限差分方法；能带结构；缺陷；三角晶格；直角晶格分类号：TN256ABSTRACTThePhotonicCrygtalsisanewkindofopticsmaterial，whichisperiodicallycons缸uctedbymaterialswithdifferen

6、tindexconstant．Photonic哪渤18ha蛐唧quephotonicbandgapoffrequency,andthisbandprop哪canefficientlycom01‘heh掣propagationinthePhotonicCrystals．IthasawidelyapplicationintheoptlcaldeVlcetechnologiesandopticalcommunication-．Thep印erfirsUyexplainthebasiccharacteristicsofPhotonic

7、Crystals，forex锄plephotonicballdgap，photoniclocalization，andintroducetheco眦0nlyanalyslsme也0dl狃d位widelyusingproductionmethod．Throughthetheoreticalmemodwe殍Vethe：eand锕。dimensi。nalMaxwellfuncti。ns。fFiniteDi任．erenceTimeDomain(FDTD)andthen1】mericalstabilityindifferentcond

8、itions·．BasedontheFDTDme‰dinthetwodimensionalrectangul盯latticephotoniccrVstals，wedo也ebaIlds仇1ctl】rescalculationinthetrianglelatticeandthehexagona