發(fā)布時間：2017-09-14 06:29

  本文關(guān)鍵詞：光子晶體能帶操控和微波傳輸性質(zhì)

  更多相關(guān)文章： 光子晶體 能帶 界面態(tài) 拓撲轉(zhuǎn)變

【摘要】：光子晶體(PC)是介電材料周期排列的結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)對電磁波傳播性質(zhì)的操控。類似于半導體材料的能帶及其帶隙,光子晶體也具有這一重要特征。本文主要介紹光子晶體能帶的性質(zhì)以及如何操控能帶,從而實現(xiàn)對電磁波傳輸?shù)目刂�。在本文的第一章主要介紹光子晶體概念。光子晶體在很多方面有重要的應用諸如實現(xiàn)光子晶體波導和負折射。其次是介紹光子晶體能帶的性質(zhì)和能帶操控的方法。同時,也會介紹光子晶體的等頻率曲線,等頻率曲線是表征系統(tǒng)性質(zhì)的一個有效方法。再者介紹光子晶體樣品制備的方法和手段,以及在微波頻段開展光子晶體實驗的方法與步驟。在論文第二章中我們通過調(diào)控光子晶體實現(xiàn)能帶反轉(zhuǎn),用三種方法在二維光子晶體中實現(xiàn)了確定性界面態(tài)。不同于其他構(gòu)建界面態(tài)的方法如對光子晶體進行表面修飾、運用光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu),我們能構(gòu)建的光子晶體界面態(tài)具有確定性而且更容易實現(xiàn)。光子晶體表面阻抗是一個很重要的概念,兩個光子晶體形成界面態(tài)的條件是兩者表面阻抗相加為零。而且我們將表面阻抗和體能帶的幾何相位(Zak相位)聯(lián)系起來,通過調(diào)控體能帶的幾何相位就可以決定兩個光子晶體在共同帶隙處是否存在界面態(tài)。我們的結(jié)果在光子晶體表面散射性質(zhì)和體能帶的性質(zhì)以及形成界面態(tài)之間提供了一個新的深刻的見解。值得重點指出的是我們用二維光子晶體實現(xiàn)界面態(tài)的這一系統(tǒng)可以在微波段實驗中實現(xiàn),并且理論和實驗能夠很好的吻合。我們還用光子晶體界面態(tài)實現(xiàn)多帶波導,即在同一波矢不同頻率下同時實現(xiàn)了界面態(tài),這在光子晶體波導應用方面具有較好的前景。在第三章中,介紹光子晶體等頻率曲線的拓撲轉(zhuǎn)變的性質(zhì)。我們調(diào)控各向異性光子晶體的能帶結(jié)構(gòu),打破在布里淵區(qū)中心三重簡并的狄拉克錐色散,光子晶體的等頻率曲線因此會變得更加的復雜。在各向同性的介質(zhì)材料中等頻率曲線是圓形,并且隨著頻率的改變,等頻率曲線會變大或者變小,在狄拉克點處就變成了一個點。然而在我們的系統(tǒng)中隨著頻率的變化等頻率曲線會出現(xiàn)橢圓、雙曲線、線性相交的線許多種不同形狀,這意味著我們的光子晶體結(jié)構(gòu)具有更多更有趣的性質(zhì)。我們運用線性相交的等頻率曲線這一性質(zhì)在實驗中實現(xiàn)了光束分裂,并且光束分裂的角度可經(jīng)由光子晶體柱長寬比調(diào)控。通過調(diào)控等頻率曲線就實現(xiàn)對光束的任意調(diào)控。我們還用各向異性光子晶體實現(xiàn)了隱身,通過處處旋轉(zhuǎn)不同的光子晶體介質(zhì)柱組成的光子晶體來控制光束的傳播方向,就可以實現(xiàn)對任意形狀的物體的隱身,并且被隱身物體的大小可以達到波長的十倍多。雖然我們的實驗是在微波頻段開展,但由于只是使用了折射率有限的介質(zhì)材料,隨著納米科學和微加工技術(shù)的發(fā)展,我們的光子晶體結(jié)構(gòu)完全可以擴展到紅外和可見光波段從而實現(xiàn)更多的應用。最后,我們總結(jié)了本論文的研究工作,并簡要討論了下一步的工作方向。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體 能帶 界面態(tài) 拓撲轉(zhuǎn)變
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O734
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 光子晶體概述10-13
• 1.2 光子晶體能帶操控原理13-16
• 1.3 光子晶體能帶操控方法16-20
• 1.4 光子晶體實驗手段20-21
• 1.5 本文的主要工作21-23
• 參考文獻23-27
• 第二章 光子晶體中的確定性界面態(tài)27-52
• 2.1 光子晶體波導概述27-31
• 2.2 二維光子晶體中確定性界面態(tài)31-39
• 2.3 反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的光子晶體實現(xiàn)界面態(tài)39-43
• 2.4 光子晶體實現(xiàn)多帶波導43-47
• 2.5 結(jié)論47-48
• 參考文獻48-52
• 第三章 各向異性光子晶體的拓撲變化52-65
• 3.1 引言52-53
• 3.2 各向異性光子晶體拓撲變化性質(zhì)53-57
• 3.3 光束分裂以及隱身應用57-60
• 3.4 結(jié)論60-62
• 參考文獻62-65
• 第四章 總結(jié)與展望65-67
• 攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的論文及科研成果67-68
• 致謝68-69

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本文編號：848421