一维光子晶体表面模的理论研究.pdf

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1、巧古学位推义一维光子晶体表面模的理论研究罗现浓：Ｉ細聲Ｉ胃ｍＩ二０－五年五月；兴‘Ｋ：．＜！‘ｈ、．ＢＨ，ｋＡ类号０４３１密级公开ＵＤＣ硕ｄ：学位论文一维光子晶体表面模的理论研究罗现浓学科专业无线由物理指导教师韦明教授髙英俊教授论义答辩日巧２０１５年５月９日学位授予日期２。蛛巧答辩委员会主席邓文广西大学学位论文原倒性和使用援巧声明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Ｗ标注和致谢的地方外，论文不包含任何其他个人

2、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一。与我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目属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权，Ｐ：学校有权保存并向国家有关部口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Ｗ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［＾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；□保密，在年解密后适用授权。

3、材不保密。＂＂请在Ｗ上相应方框内打Ｖ（）。作／论文作者签名説淑曰期：义年弓知９－指导教师签名ｗｙ日期飞庐１＾，＾ｌ／？作者联系电话；电子邮箱：一维光子晶体表面模的理论研究病妄一种局限在光子晶体表面的电磁模式光子晶体表面模是，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ｌｏｃｈ波和平面波的，它在光子晶体和介质内分别ＷＢ形式存在且均指数衰减一。维光子晶体的表面模早己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一９但目前尚缺乏对维光子晶体表面波波导器件

4、的研究，尤其是研究ＢｌＣＫｈ表面波的传输特性和稱合特性。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一一维光子晶体结构表面模的特性究半无限维光子晶体和对称半无限，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Ｗ下几个方面：一１、采用对称膜系的等效理论研究维光子晶体的能带结构，重点探究一维光子晶体的能带交叠现象并解释了其中的物理机制一了，提出维光子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电磁波都会无反射的，只要各层薄膜相位厚度满足透

5、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ｙｊｉ出现。２一、采用超原胞法计算半无限维光子晶体的色散关系和电场分布，探究了光子晶体最外层厚度对表面模色散曲线的影响一。研究发现，当维光子晶体的髙折射率层截断时，表面模色散曲线的变化范围较大。在能带图Ｉ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Ｋ一ｒｅｓｃｈｍａｎｎ装置激发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Ｗ判断透射介质的光学性质。３一、利用直接匹配法推导了

6、对称半无限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親合强度。研究发现，表面模分裂为奇模和偶模，奇模频率离于偶模频率。颖合强度由间隙宽度和稱合模离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稱合特性打ＴＨＥＯＲＥＴＩＣＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＳＵＲＦＡＣＥＭＯＤＥＳＯＦ－ＯＮＥＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬＰＨＯＴＯＮＩＣＣＲＹＳＴＡＬＳＡＢＳＴＲＡＣＴ

7、Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｏｎｈｏｔｏｎｉｃｃｒｓｔａｌｓｉｓｎｏｎｒａｄｉａｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｔｉｃｍｏｄｅｐｙｇｗｈｉｃｈｌｏｃａｌｉｚｅｄｏ打ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｈｏｔｏｎｉｃｃｒｓｔａｌｓ．Ｗｈｅｎ化ｅｉｄｅａｌｐｈｏｔｎｉｃｐｙｃｒｙｓｔａｌｉｓｔｒｕｎｃａｔｅｄａｔ化ｅｓｕｒｆａｃｅ，ｉｔｓｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌｓｙｍｍｅｔｒｙｉｓｂｒｏｋｅｎ，ｉｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｔｈｅｂａｎｄａ．Ｉｔｅｘｉｓｔｓｉｎｔｈｅ

8、ｆｏｒｍ