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《一维多缺陷光子晶体的缺陷模》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第57卷第9期2008年9月物理学报Vol.57,No.9,September,2008100023290P2008P57(09)P5709204ACTAPHYSICASINICAn2008Chin.Phys.Soc.3一维多缺陷光子晶体的缺陷模•陈宪锋蒋美萍沈小明金铱黄正逸(江苏工业学院数理学院,常州213164)(2007年12月21日收到;2008年3月19日收到修改稿)设计了一个多缺陷的一维光子晶体,并利用传输理论研究其透射谱.利用泰勒展式的一级近似,得到了缺陷模频率的解析表达式,进而得到紧束缚理论
2、中的耦合因子.这些结论与实验结果或数值模拟相符合,可以很好地描述缺陷模的有关规律,对多通道滤波器的设计具有指导意义.关键词:光子晶体,缺陷模,紧束缚方法,耦合因子PACC:4270Q,4282在光子晶体中,不同缺陷间的相互作用导致缺11引言陷模产生的劈裂现象,可借助固体物理中的紧束缚[9—14]方法来进行研究.为了描述因缺陷耦合而导致光子晶体是按照晶体的对称性制备的一种介电的缺陷模频率的分裂,有时需要含两个以上耦合参常数或折射率具有周期性变化的介电结构,具有光数的紧束缚近似,如文献[14]就采用了三个耦合参
3、[1]子带隙特征.与半导体掺杂相类似,在光子晶体中数.在这些理论中,耦合系数的数值只能通过实验或[2]引入缺陷,可以在禁带中出现局域的缺陷模.由于数值模拟计算来得到,不同的光子晶体数值不一样.该缺陷模频率的光子被局域在缺陷处,电磁场能量也就是说,缺陷耦合系数没有一个简洁的解析表达高度集中,若在缺陷处置入非线性介质,就可产生很式,也就不易判断不同参数对缺陷模的影响程度.本强的非线性效应,因此对缺陷模进行研究,如何有效文设计了一个多缺陷的一维光子晶体,利用传输理[3—6]论[15,16]来研究缺陷模的有关规律,
4、并给出缺陷模频地控制和利用缺陷模引起了人们的广泛关注.若光子晶体中具有多个缺陷,则局域在不同缺陷处率的一级近似解析式,进而得到了紧束缚理论的耦的电磁波之间将产生耦合作用,导致在禁带中出现合因子,这些结论与实验结果和数值模拟相符合.[7,8]缺陷带(杂质带).如果相邻缺陷的间距较远,缺陷模间的耦合作用较弱,则杂质带是一个较窄的通21晶体结构与计算方法带;相反当缺陷间距较近时,缺陷模间的耦合作用较强,杂质能级间的裂距就较大,可形成一个较宽的杂设计一个由A,B两种材料沿z轴方向交替生质带.可见,缺陷位置的变化导致
5、杂质带的变化.通长形成的一维对称型光子晶体.材料的折射率分别过调节光子晶体的结构参数、缺陷的大小、不同缺陷为n1,n2,厚度分别为d1,d2,使其光学厚度为n1d1的间距,可以调节杂质带的位置和大小,甚至可以调=n2d2=λ0P4,λ0为中心波长.该光子晶体的结构N节杂质带的平坦度,使得在透射谱中出现的杂质带,表示为(AB)A,其中N为AB层的周期数.现将K既可以是较为平坦的缺陷带,也可以是一系列分裂个这样的光子晶体重叠在一起,形成一个复合型的NK的透射峰相对尖锐的缺陷带.前者可用来设计小型一维光子晶体[(
6、AB)A].该对称的复合型光子晶化的宽带滤波器,而后者可设计多通道滤波器,有望体实际上就是一个含有(K21)个半波缺陷的一维多在光波分复用(WDM)通信系统中发挥作用.耦合腔光子晶体.3江苏省高校自然科学基础研究基金(批准号.07KJD140036)资助的课题.•通讯联系人.E2mail:cxf@jpu.edu.cn5710物理学报57卷2当电磁波垂直入射时,根据Dowling等人的传输1sinKβ1=1+2#-1.(2)理论[15,16],若AB单元的传输矩阵为MTKsinβT10=#1Pt33对比发现,
7、仅以T1代替了(1)式中的T1而已.0r0Pt0,其中r0,t0为反射系数和透射系3r0Pt01Pt0NN31缺陷模规律数.则(AB)的传输矩阵为MN=M0=331PtrPt11sinNβ0sin(N-1)β0r,有=-,利用上述传输理论数值模拟了无缺陷的光子晶rPt1Pt3tt0sinβ0sinβ0tN体(AB)A的透射谱(图1),这与王辉等人的特征矩r0sinNβ0[17]=,式中Bloch相位β0满足cosβ0=阵法得到的结论完全一致.可见,外侧空间介质t0sinβ0的折射率不同,不会影响光子晶体的禁
8、带特征,仅仅Re(1Pt0).是改变了通带的纹波程度(透射率)而已.在禁带中,N将该思想推广,若(AB)A的传输矩阵为M1=#T1,T1都是接近于零的极小值.由(1),(2)式可知331Pt1r1Pt1,则多缺陷光子晶体[(AB)NA]K的在禁带中出现的缺陷模,主要由sinKβPsinβ=0来3r1Pt11Pt1决定.331PtKrKPtKK传输矩阵为MK=M1=,亦有3rKPtK1PtK11sinKβsin(K
