太赫茲波因在光譜學、成像和通訊等方面具有廣泛的應用而得到了廣泛的關(guān)注和研究。在太赫茲波段,與大多數(shù)天然材料是高損耗介質(zhì)相比,人工微結(jié)構(gòu)材料(以空氣為背景)具有很低的能量損耗,因此已經(jīng)被廣泛地用來調(diào)控太赫茲波。在這些人工微結(jié)構(gòu)材料中,周期性介質(zhì)形成的光子晶體由于具有光子帶隙,因此可以在波長尺度上實現(xiàn)電磁場的高度局域化和對電磁波的靈活操控,從而被認為是調(diào)控和傳導太赫茲波的有效平臺。由于光子帶隙的存在,光子晶體可以支持邊緣電磁模式。磁光材料光子晶體的邊緣電磁模式具有單向傳輸?shù)奶卣?可用來實現(xiàn)非互易性太赫茲器件,因此研究單向邊緣模式在太赫茲波段的物理特性具有重要的科學意義和應用前景。本論文考慮半導體光子晶體中的太赫茲單向邊緣模式,采用平面波展開法、有限元法等數(shù)值模擬方法,圍繞著太赫茲單向邊緣模式的單向傳輸特性,開展了以下研究工作,主要內(nèi)容包括:論文首先構(gòu)建了半導體介質(zhì)柱陣列型光子晶體,該光子晶體可以支持單向邊緣模式,討論了其單向傳輸特性和對其傳輸產(chǎn)生重要影響的物理參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn),在旋電半導體光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)中,簡并點在外磁場的作用下將會解除簡并,從而產(chǎn)生一個新的光子帶隙,在新的帶隙中存在一個...

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 太赫茲波
    1.3 光子晶體
        1.3.1 光子晶體的基本概念
        1.3.2 光子晶體的物理特性
    1.4 磁性光子晶體
        1.4.1 一維磁性光子晶體
        1.4.2 二維磁性光子晶體
        1.4.3 三維磁性光子晶體
    1.5 單向電磁邊緣模式的研究進展
        1.5.1 釔鐵石榴石(YIG)光子晶體的單向邊緣模式
        1.5.2 磁表面等離子體激元的電磁表面態(tài)
    1.6 本論文的創(chuàng)新之處及研究內(nèi)容
        1.6.1 本論文的創(chuàng)新之處及主要發(fā)現(xiàn)點
        1.6.2 論文的結(jié)構(gòu)及研究內(nèi)容
第2章 理論計算方法
    2.1 引言
    2.2 平面波展開法
    2.3 有限時域差分法
    2.4 有限元法
第3章 半導體光子晶體在THz波段單向邊緣模式的特性
    3.1 引言
    3.2 物理模型及色散曲線
        3.2.1 禁帶圖的計算與分析
        3.2.2 結(jié)構(gòu)模型及色散曲線
    3.3 穩(wěn)定的單向傳輸
        3.3.1 障礙物及磁場的影響
        3.3.2 大角度的影響
        3.3.3 損耗的影響
    3.4 敷層的影響
        3.4.1 最外層介質(zhì)柱半徑的影響
        3.4.2 敷層參數(shù)的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 磁化半導體光子晶體的邊緣形狀對單向邊緣模式的影響
    4.1 引言
    4.2 物理模型和色散特性
        4.2.1 禁帶圖的計算和分析
        4.2.2 結(jié)構(gòu)模型及色散曲線
    4.3 邊緣模式的傳輸特性
        4.3.1 不同截斷因子對邊緣模式傳輸特性的影響
        4.3.2 障礙物及磁場的影響
        4.3.3 大角度的影響
        4.3.4 損耗的影響
    4.4 空氣敷層對單向邊緣模式的作用
        4.4.1 空氣敷層對光滑邊界的單向邊緣模式的作用
        4.4.2 空氣敷層對粗糙邊界的單向邊緣模式的作用
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 論文的不足及進一步工作的方向
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果



本文編號：3987448