從20世紀60年代開始,隨著半導體技術的迅速發(fā)展,讓人們掌握了控制電子傳輸?shù)氖侄�。通過控制摻雜,可以調節(jié)半導體的電子帶隙,電子的流動特性較容易被操控。半導體的發(fā)現(xiàn)給人們帶來了技術革命,也對人類的文明進步有著深遠影響�；陔娮优c光子的對應關系,人們一直尋求在光學系統(tǒng)中實現(xiàn)相應的控制手段。近年來,拓撲光子態(tài)成為人們研究的熱點。光子晶體由于其電磁參數(shù)在空間是周期分布的,與電子晶體能帶結構類似,光子晶體的能帶拓撲相也可以用量子化的拓撲不變量來表征。當兩個拓撲性質不同的兩種光子晶體結構相連接,便會在二者的分界面處出現(xiàn)受拓撲保護的邊界態(tài)。拓撲邊界態(tài)對一些局域的缺陷和擾動具有魯棒性,完全可以輕易地繞過這些缺陷進行傳輸,而且?guī)缀醪粫l(fā)生發(fā)生反射,實現(xiàn)了對電磁波傳播特性的調控�；隰敯粜缘膯蜗騻鬏斶吔鐟B(tài),光子拓撲絕緣體為電磁波的調控和輸運提供了一種新穎的思路。類比電子體系中的量子霍爾效應,本文設計了一種簡單的二維介電光子晶體,用來實現(xiàn)自旋依賴的拓撲邊界態(tài)。這種光子晶體是橫截面為正三角形的硅柱子在空氣中排列而成的三角晶格陣列。將該硅柱子旋轉60以后,在布里淵區(qū)中心實現(xiàn)了二重簡并的p態(tài)和d態(tài)的能帶翻轉。利用...

【文章頁數(shù)】：39 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 光子晶體簡介
    1.2 量子霍爾效應簡介
    1.3 拓撲絕緣體與拓撲邊界態(tài)簡介
    1.4 本課題的研究內容
第2章 光子晶體能帶結構計算方法與理論基礎
    2.1 傳輸矩陣法
    2.2 平面波展開法
    2.3 有限元方法
    2.4 (?)·(?)微擾理論
第3章 二維介電光子晶體中的贗自旋態(tài)與拓撲相變
    3.1 晶格與原胞
    3.2 布里淵區(qū)
    3.3 TM與TE波動方程
    3.4 光子晶體系統(tǒng)
    3.5 能帶翻轉與拓撲相變
    3.6 贗時間反演對稱性與贗自旋態(tài)
    3.7 有效哈密頓量與自旋陳數(shù)
    3.8 自旋拓撲邊界態(tài)
        3.8.1 超原胞與邊界態(tài)
        3.8.2 拓撲邊界態(tài)的單向傳輸
        3.8.3 拓撲邊界態(tài)的魯棒性
第4章 結論與展望
    4.1 結論
    4.2 展望
參考文獻
在讀期間發(fā)表的學術論文及研究成果
致謝



本文編號：3827253