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?fù)滢D(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(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波傳播性質(zhì)的操控。類似于半導(dǎo)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(yīng)用諸如實(shí)現(xiàn)光子晶體波導(dǎo)和負(fù)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(shí),也會(huì)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(gè)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(kāi)展光子晶體實(shí)驗(yàn)的方法與步驟。在論文第二章中我們通過(guò)調(diào)控光子晶體實(shí)現(xiàn)能帶反轉(zhuǎn),用三種方法在二維光子晶體中實(shí)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(duì)光子晶體進(jìn)行表面修飾、運(yùn)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(shí)現(xiàn)。光子晶體表面阻抗是一個(gè)很重要的概念,兩個(gè)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(lái),通過(guò)調(diào)控體能帶的幾何相位就可以決定兩個(gè)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(gè)新的深刻的見(jiàn)解。值得重點(diǎn)指出的是我們用二維光子晶體實(shí)現(xiàn)界面態(tài)的這一系統(tǒng)可以在微波段實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn),并且理論和實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫奈呛�。我們還用光子晶體界面態(tài)實(shí)現(xiàn)多帶波導(dǎo),即在同一波矢不同頻率下同時(shí)實(shí)現(xiàn)了界面態(tài),這在光子晶體波導(dǎo)應(yīng)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?fù)滢D(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(jiǎn)并的狄拉克錐色散,光子晶體的等頻率曲線因此會(huì)變得更加的復(fù)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(huì)變大或者變小,在狄拉克點(diǎn)處就變成了一個(gè)點(diǎn)。然而在我們的系統(tǒng)中隨著頻率的變化等頻率曲線會(huì)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(yùn)用線性相交的等頻率曲線這一性質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中實(shí)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(zhǎng)寬比調(diào)控。通過(guò)調(diào)控等頻率曲線就實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的任意調(diào)控。我們還用各向異性光子晶體實(shí)現(xiàn)了隱身,通過(guò)處處旋轉(zhuǎn)不同的光子晶體介質(zhì)柱組成的光子晶體來(lái)控制光束的傳播方向,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意形狀的物體的隱身,并且被隱身物體的大小可以達(dá)到波長(zhǎng)的十倍多。雖然我們的實(shí)驗(yàn)是在微波頻段開(kāi)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(xué)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(kuò)展到紅外和可見(jiàn)光波段從而實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用。最后,我們總結(jié)了本論文的研究工作,并簡(jiǎn)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?fù)滢D(zhuǎn)變
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(shí)驗(yàn)手段20-21
• 1.5 本文的主要工作21-23
• 參考文獻(xiàn)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(dǎo)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(shí)現(xiàn)界面態(tài)39-43
• 2.4 光子晶體實(shí)現(xiàn)多帶波導(dǎo)43-47
• 2.5 結(jié)論47-48
• 參考文獻(xiàn)48-52
• 第三章 各向異性光子晶體的拓?fù)渥兓?/span>52-65
• 3.1 引言52-53
• 3.2 各向異性光子晶體拓?fù)渥兓再|(zhì)53-57
• 3.3 光束分裂以及隱身應(yīng)用57-60
• 3.4 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 第四章 總結(jié)與展望65-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的論文及科研成果67-68
• 致謝68-69

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