用传输矩阵法TMM研究光子晶体的传输特性

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1、国防科学技术大学硕士学位论文用传输矩阵法（TMM）研究光子晶体的传输特性姓名：梅洛勤申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：曾淳;叶卫民2002.11.1国防科学技术大学研究生院学位论文摘要本文将传输矩阵法(TMM)用于光子晶体传输特性的研究，推导出了一维光子晶体带结构和传输特性的方程；对二维光子晶体，采用Mur二阶、三阶近似吸收边界条件和周期边界条件来截断计算区域，研究了其在几种情况下的传输特性。编制了计算一维光子晶体带结构和传输特性的数值计算程序以及二维方格子光子晶体传输特性的数值计算程序。对一维光子晶体，

2、计算了完整结构光子晶体、金属介质光子晶体和色散介质光子晶体的带结构和透过率谱，以及在一维完整结构光子晶体中引入缺陷时的透过率谱；对二维光子晶体，研究了E偏振电磁波(EM)正入射，在完整结构光子晶体、有损介质光子晶体、光予晶体直波导、光子晶体线缺陷、光子晶体耦合腔波导，以及色散和吸收介质光子晶体中的透过率～频率谱；另外还研究了在色散介质光子晶体中引入缺陷时的透过率一频率谱。设计了微波段的二维方格子光子晶体模型，用HP8510C微波矢量网络分析仪测试了其透过率一频率的关系。数值模拟与微波波段设计的实验结果是基本一致的

3、。关键词：光子晶体，光子带隙，传输矩阵法，吸收边界，微波波段，透射谱缺陷态。国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTTransfermatrixmethod(TMM)isusedtostudytransmissionpropertiesofphotoniccrystals．Theequationsofbandstructureandtransmissionpropertyinonedimensionalphotoniccrystalsareobtained；Thesecondorder．the“rdord

4、erofMurabsorbingboundaryandperiodicboundaryareusedrespectivelytocutthecomputationalregionintwodimensionalphotoniccrystals，andtransmissionpropertiesfordifferentparametersarestudied．Theprogramsweredevelopedtocalculatebandstructuresandtransmissionpropertiesofone

5、dimensionalphotoniccrystals；andalsoaprogramwasdevelopedtocalculatetransmissionpropertiesoftwodimensionalsquarelatticephotoniccrystals．Foronedimensionalphotoniccrystals，thebandstructuresandthetransmissioncoefficientversusthefrequencywerecalculatedinaperfect，in

6、ametallicmedium，inadispersivematerialofphotoniccrystals．Alsothetransmissioncoefficientversusthefrequencywascalcullatedindefect．FortwodimensionalsquarelaRicephotoniccrystals，thetransmissioncoefficientversusthefrequencyofE·polarizedincidentelectromagneticwavesp

7、ropagatinginphotonic-band·gapstructureswerecalculatedinperfect，inlossmedium，inlinearwave-guide，inlineardefect，incouplingcavitywave-guide，indispersiveandabsorbingmaterialsofphotoniccrystals．Alsothetransmissioncoefficientsversusthefrequencywerestudiedfordispers

8、ivematerialswithdefectinphotoniccrystals．Amodelof2Dsquarelatticephotoniccrystalswasdesignedandfabricated．ThetransmissioncoefficientsversusthefrequencyweretestedbyHP8510Cmicrowavevectornet