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含特异材料一维和准一维光子晶体的特性研究

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第一章绪论

1.1引言

1.2特异材料简介

1.2.1特异材料的基本原理

1.2.2特异材料的实现

1.2.3特异材料的研究进展

1.3本论文的主要工作

本章参考文献

第二章理论计算方法:

2.1引言

2.1.1平面波方法[4](Plane Wave Expansion method简称:PWM)

2.1.2传输矩阵(转移矩阵)方法[5](Transfer Matrix Method简称:TMM)

2.1.3时域有限差分法[6](Finite Difference Time Domain简称:FDTD)

2.1.4 N阶法(Order-N)

2.1.5讨论

2.2界面响应理论(Interface Response Theory简称:IRT)

2.2.1 Green函数的基本概念

2.2.2界面响应理论的基本思想[8]

2.2.3响应函数

2.2.4基础模型的计算

2.3界面响应理论的应用

本章参考文献

第三章含特异材料一维光子晶体的特性

3.1引言

3.2亚波长条件下的能隙

3.2.1亚波长条件下对色散关系的化简[16]:

3.2.2一维LHM-RHM光子晶体中的零平均折射率能隙

3.2.3一维ENG-MNG光子晶体中的零有效相位能隙

3.2.4“空间平均单负”能隙(spatial-averaged-single-negative简称:SASN)

3.3超过亚波长条件后的情况

3.4结论

本章参考文献

第四章含特异材料准一维梳状光子晶体的特性

4.1引言

4.2准一维梳状光子晶体的特性

4.3梳状光子晶体中的亚波长能隙与零平均折射率能隙的比较

4.4超过亚波长条件后的情况

4.5与数值模拟及实验结果比较

4.6结论

本章参考文献

第五章总结

致谢

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果

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摘要

由于特异材料奇异的电磁特性,在光子晶体中引入特异材料,会带给我们很多新的规律和现象。本文在亚波长的条件下研究了含特异材料的一维和准一维光子晶体的特性。 我们在前人研究的基础上,分析和总结了两类不同的一维光子晶体的能带特性。指出由双负和正常材料形成的一维光子晶体中的零平均折射率能隙以及由两种单负材料组成的一维光子晶体中的零有效相位能隙,具有部分相似的性质,都属于“空间平均单负”(spatial-averaged-single-negative∶SASN)能隙。这类能隙具有对角度和偏振以及周期性的依赖小,并且不随晶格常数标度的改变而改变的性质。 我们研究的准一维光子晶体是在由负折射率材料制成的基底上,等间距的栽种正折射率材料的分枝而构成的光子晶体。我们应用复杂介质表面响应理论,通过计算解析的给出了能带结构、透射能谱以及场强。结果发现:梳状光子晶体中存在着一个与零平均折射率能隙比较相似的能隙。它具有SASN能隙的一般性质,如:能隙宽度和位置不随晶格常数标度的改变而改变。与零平均折射率能隙相比,同样参数下,这个能隙明显的更宽和更深。这个特殊能隙的带边行为也非常奇特:一个带边与同样参数下零平均折射率带隙的相应带边完全重合,另一个带边只受负折射率材料的磁导率变化的影响,与材料长度、介电常数等均无关。 另外,对于准一维光子晶体部分,我们还给出了实验和模拟仿真结果。这些结果与理论计算得到的规律符合的很好。

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