光子晶體負折射與谷拓撲態(tài)傳輸?shù)难芯?/H1>
發(fā)布時間：2024-12-07 04:10
光子晶體是具有周期性空間結(jié)構(gòu)和帶隙的人工復(fù)合材料,由于其對于電磁波的出色的操控能力,近年來一直備受關(guān)注�，F(xiàn)在,光子晶體的概念和設(shè)計方法己經(jīng)被廣泛用于光通信、傳感等領(lǐng)域,用于開發(fā)高性能、微型化、高集成度的微納光子器件和新型光學(xué)材料。通過調(diào)控光子晶體的材料參數(shù),可以實現(xiàn)Dirac錐形色散結(jié)構(gòu)。Dirac線性色散關(guān)系由于其奇特的物理特性,在調(diào)制電磁波、折射率調(diào)控、慢光、拓撲絕緣體等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。本文圍繞著Dirac錐形色散關(guān)系的物理機制及其相關(guān)應(yīng)用展開研究。結(jié)合有限元仿真軟件COMSOL Multiphysics,主要對光子晶體類狄拉克錐的負折射率特性以及狄拉克錐的拓撲效應(yīng)展開了討論。主要研究工作和成果如下:1、數(shù)值研究了三角晶格排布的二維光子晶體的能帶特性,在其布里淵中心點獲得了三重簡并的類狄拉克(Dirac-like)錐。并利用平均場理論,計算出類狄拉克點附近的有效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的關(guān)系。并通過對等頻圖的分析,揭示了Dirac-like錐的各向同性行為。此外,通過Comsol仿真軟件進一步對逆斯涅爾定律效應(yīng)、負古斯?jié)h欣位移和超聚焦透鏡的傳輸現(xiàn)象進行數(shù)值模擬,驗證了所設(shè)計光子晶體結(jié)...
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖1.1摩爾定律所預(yù)測的單個芯片上晶體管數(shù)目的增長
1第一章緒論1.1光子晶體1.1.1光子晶體的發(fā)展1965年4月，英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登·摩爾在搜集了集成電路上晶體管數(shù)量的數(shù)據(jù)后提出了摩爾(Moore)定律[1]。這個定律是指在集成電路價格不變的條件下，每隔約18個月其可容納的晶體管數(shù)目便會增加一倍，并且性能也將提....
圖1.2光子晶體的分類
2在1987年，Yablonovich和John分別在研究抑制自發(fā)輻射[3]分和光子局域[4]時發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象：介電常數(shù)按照周期性排列會影響電磁波的傳播。同年，他們基于這種周期性的結(jié)構(gòu)提出了光子晶體的概念—折射率不同的介質(zhì)材料周期性排列而成的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)。光子晶體的概念類似于固體....
圖1.3以蜂窩晶格排列的碳的同素異形體：零維富勒烯、一維碳納米管以及三維石墨
4圖1.3以蜂窩晶格排列的碳的同素異形體：零維富勒烯、一維碳納米管以及三維石墨1.2基于光子晶體的Dirac錐形色散關(guān)系1.2.1Dirac錐及其性質(zhì)Dirac方程是英國物理學(xué)家狄拉克提出的描述自旋為1/2的粒子波函數(shù)的方程[24,25]，即2Hcpmc（1.1）其中c為光速，α....
圖1.4（a）外加磁場引起的拓撲邊界態(tài)；（b）免疫缺陷的拓撲邊界態(tài)；（c）利用量子自旋霍爾效應(yīng)和量子霍爾效應(yīng)構(gòu)建的邊界態(tài)
9散射邊緣態(tài)[70]，為拓撲光子學(xué)的發(fā)展做出了卓越的貢獻。這種拓撲邊界態(tài)在實空間體現(xiàn)為，電磁波在雜質(zhì)或者結(jié)構(gòu)缺陷的微擾之下依舊可以保持系統(tǒng)的魯棒性。同年，武漢大學(xué)的徐紅星教授研究了拓撲邊界態(tài)對缺陷的獨特的免疫能力，為構(gòu)建快速、納米級、缺陷免疫的光子器件奠定了基礎(chǔ)[71]。加州大學(xué)....
本文編號：4014778
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【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖1.1摩爾定律所預(yù)測的單個芯片上晶體管數(shù)目的增長
1第一章緒論1.1光子晶體1.1.1光子晶體的發(fā)展1965年4月，英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登·摩爾在搜集了集成電路上晶體管數(shù)量的數(shù)據(jù)后提出了摩爾(Moore)定律[1]。這個定律是指在集成電路價格不變的條件下，每隔約18個月其可容納的晶體管數(shù)目便會增加一倍，并且性能也將提....
圖1.2光子晶體的分類
2在1987年，Yablonovich和John分別在研究抑制自發(fā)輻射[3]分和光子局域[4]時發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象：介電常數(shù)按照周期性排列會影響電磁波的傳播。同年，他們基于這種周期性的結(jié)構(gòu)提出了光子晶體的概念—折射率不同的介質(zhì)材料周期性排列而成的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)。光子晶體的概念類似于固體....
圖1.3以蜂窩晶格排列的碳的同素異形體：零維富勒烯、一維碳納米管以及三維石墨
4圖1.3以蜂窩晶格排列的碳的同素異形體：零維富勒烯、一維碳納米管以及三維石墨1.2基于光子晶體的Dirac錐形色散關(guān)系1.2.1Dirac錐及其性質(zhì)Dirac方程是英國物理學(xué)家狄拉克提出的描述自旋為1/2的粒子波函數(shù)的方程[24,25]，即2Hcpmc（1.1）其中c為光速，α....
圖1.4（a）外加磁場引起的拓撲邊界態(tài)；（b）免疫缺陷的拓撲邊界態(tài)；（c）利用量子自旋霍爾效應(yīng)和量子霍爾效應(yīng)構(gòu)建的邊界態(tài)
9散射邊緣態(tài)[70]，為拓撲光子學(xué)的發(fā)展做出了卓越的貢獻。這種拓撲邊界態(tài)在實空間體現(xiàn)為，電磁波在雜質(zhì)或者結(jié)構(gòu)缺陷的微擾之下依舊可以保持系統(tǒng)的魯棒性。同年，武漢大學(xué)的徐紅星教授研究了拓撲邊界態(tài)對缺陷的獨特的免疫能力，為構(gòu)建快速、納米級、缺陷免疫的光子器件奠定了基礎(chǔ)[71]。加州大學(xué)....
本文編號：4014778
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