拓?fù)浣^緣體作為量子霍爾效應(yīng)的直接推廣,近幾年受到研究人員的廣泛關(guān)注。尤其是受拓?fù)浔Ｗo(hù)的邊界態(tài)在全介質(zhì)光子晶體中特殊的光學(xué)性質(zhì),以及在特殊缺陷結(jié)構(gòu)中獨(dú)特的傳輸特性,已經(jīng)成為近年來研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。本文基于量子自旋霍爾效應(yīng),主要研究了拓?fù)涔庾泳w中單向螺旋邊界態(tài)的形成機(jī)理和傳輸特性。利用自旋相關(guān)的電磁波單向傳輸特性,提出了邊界模式耦合模型,實(shí)現(xiàn)具有良好傳輸特性的光波導(dǎo)器件。同時(shí)在橢圓介質(zhì)柱構(gòu)成的拓?fù)涔庾泳w中激勵(lì)寬帶螺旋邊界態(tài),并且實(shí)現(xiàn)了光子自旋的引導(dǎo)。具體的研究?jī)?nèi)容分別如下:（1）在不打破系統(tǒng)時(shí)間反演對(duì)稱性的前提下,通過壓縮或擴(kuò)大類石墨烯晶格單胞的比例,可以打開第一布里淵區(qū)中心（38）點(diǎn)處二重簡(jiǎn)并的Dirac錐,實(shí)現(xiàn)能帶分離、宇稱反轉(zhuǎn)。然后利用布洛赫態(tài)之間的模式雜化構(gòu)建一對(duì)贗自旋相反的單向邊界態(tài)。基于單向邊界模式背向散射抑制、不受表面缺陷影響等特性和邊界模式耦合理論,從二維拓?fù)涔庾泳w螺旋邊界態(tài)耦合增強(qiáng)著手,采用“三明治”結(jié)構(gòu)的平庸-非平庸-平庸光子晶體對(duì)稱系統(tǒng),利用諧振源同時(shí)在兩個(gè)界面上同時(shí)激勵(lì)同向、性質(zhì)相似的兩個(gè)螺旋邊界態(tài),在拓?fù)浞瞧接箙^(qū)域?qū)崿F(xiàn)較強(qiáng)的光子局域。計(jì)算了該結(jié)構(gòu)對(duì)... 

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 拓?fù)湮锢韺W(xué)的發(fā)展
        1.2.1 量子霍爾效應(yīng)
        1.2.2 量子自旋霍爾效應(yīng)
        1.2.3 其他維度中的拓?fù)湎辔?br>        1.2.4 Floquet調(diào)制
    1.3 拓?fù)鋵W(xué)的基本概念
        1.3.1 拓?fù)洳蛔兞?br>        1.3.2 時(shí)間反演對(duì)稱性
        1.3.3 Berry相位
        1.3.4 自旋陳數(shù)
    1.4 拓?fù)淠Ｐ徒榻B
        1.4.1 Haldane模型
        1.4.2 Kane-Mele模型
        1.4.3 Bernevig-Hughes-Zhang(BHZ)模型
    1.5 研究目標(biāo)與主要研究?jī)?nèi)容
第二章 二維光拓?fù)浣^緣體
    2.1 二維光子晶體
    2.2 手性邊界態(tài)和螺旋邊界態(tài)
    2.3 二維光量子霍爾絕緣體
        2.3.1 量子霍爾拓?fù)湎?br>        2.3.2 磁光效應(yīng)
        2.3.3 手性邊界態(tài)
    2.4 二維光量子自旋霍爾絕緣體
        2.4.1 量子自旋霍爾拓?fù)湎?br>        2.4.2 贗時(shí)間反演對(duì)稱性
        2.4.3 拓?fù)涔庾泳w的k-p 哈密頓量
        2.4.4 拓?fù)湎嘧?br>        2.4.5 螺旋邊界態(tài)
        2.4.6 角動(dòng)量-波矢鎖定
    2.5 本章小節(jié)
第三章 二維拓?fù)涔庾泳w螺旋邊界態(tài)耦合特性研究
    3.1 “三明治”結(jié)構(gòu)拓?fù)涔庾泳w的拓?fù)湫再|(zhì)研究
    3.2 耦合邊界態(tài)的傳輸特性研究
    3.3 耦合邊界態(tài)的穩(wěn)定性分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 二維拓?fù)涔庾泳w邊界態(tài)贗自旋引導(dǎo)機(jī)理研究
    4.1 橢圓介質(zhì)柱拓?fù)涔庾泳w的拓?fù)湫再|(zhì)研究
    4.2 螺旋邊界態(tài)贗自旋引導(dǎo)及傳輸特性研究
    4.3 橢圓介質(zhì)柱參數(shù)對(duì)螺旋邊界態(tài)性質(zhì)的影響
    4.4 蜂窩狀晶胞中贗自旋約束性的研究
    4.5 本章小結(jié)
第五章 二維拓?fù)涔庾泳w缺陷結(jié)構(gòu)中邊界態(tài)性質(zhì)研究
    5.1 邊界處C_6對(duì)稱性的破缺條件下邊界態(tài)特性研究
    5.2 拓?fù)涔庾泳w中贗自旋鎖定的缺陷模式
        5.2.1 拓?fù)涔庾泳w缺陷結(jié)構(gòu)的模型設(shè)計(jì)
        5.2.2 贗自旋鎖定的缺陷模式傳輸特性研究
        5.2.3 贗自旋鎖定的缺陷模式穩(wěn)定性分析
        5.2.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缺陷模式性質(zhì)的影響
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3661173