光子晶體的光子局域化分析畢業(yè)論文正稿(編輯修改稿)
2025-07-15 20:44 本頁面
【文章內容簡介】 光子局域化的特點。假如缺陷是非線狀，缺陷彎曲，光線同樣隨著彎曲，缺陷叉開，光線同樣隨著叉開；假設缺陷是線性的，頻率在光子能帶中的光局限在此缺陷中傳播。故改善線性缺陷的構形，能夠產生光子局域，改變光線路徑。光子晶體的定義反映光子能帶的存在引來了很多科學家的探討。自二十世紀八十年代，不論實驗研討，還是理論研討均一直快速發(fā)展。20世紀末，《科學》中的重大科學進展有光子晶體方面的研討。光子晶體在21世紀初期已經由中國自然科學基金研討小組作為重點科研項目，因此有許多學者都研究了光子晶體，不過我國大部分研究側重于理論研究，很少涉及制備和應用研究。上面闡述了光子晶體的基礎理論以及發(fā)展，下面我們就來具體的探討一下光子局域化這一特點。 第3章 理論分析對于探討光子局域化這一特點，主要有兩種理論計算方式，一種是傳輸矩陣法，針對于探討一維缺陷內的光子局域特點，另一種是特征矩陣法，針對于探討一維隨機光子晶體內的光子局域特點。但是在這篇文章中，我們具體探討的是一維缺陷光子晶體內的光子局域特點，下面就來具體的分析前一種計算方法。光波垂直于表面入射到由各項同性與非磁性的介質構成的微腔構形中，并且光子晶體外面都為空氣（即其外圍的介電常數(shù)為，而磁導率），由第一種計算方法，單層微腔介質的特征矩陣是： （31）此中，z是介質厚度，，θ是入射角（此文垂直入射，），是真空中的波數(shù)。推行到多層的特征矩陣是： （32）從而進一步寫出整體結構的反射率與透過率如下： （33） （34）此中，，是光子晶體的透射波方向與介質表面的法線間的夾角和是入射波方向與介質表面的法線間的夾角。設初始入射光波場強是，這時光在入射光子晶體左邊邊界面處的磁場場強和電場場強分別是，可根據(jù)反射系數(shù)求出上式中的，而能夠再由傳輸矩陣的方法求得反射系數(shù)，則初始場強分別變?yōu)榕c，最后再根據(jù)傳輸矩陣法得： （35）此中，是第j個界面的特征矩陣，入射光波在第N層的場強各是和，而各個入射光波的場強分布能夠由（35）式得到，因鉆研題目的一般性，并使其結果有意義，在此引進相對局域化長度參量d[14]。 （36）式中，是缺陷模的中心波長，類似于電磁波中的趨膚深度概念而知道代表場強由最大峰值對應位置到其倍對應位置的距離，即是局域化長度的概念，這能夠較好的表達出光子局域的特點[15]。 第4章 研究與討論光子局域化發(fā)生在缺陷和隨機微腔內，但下面主要是對缺陷光子晶體的分析，并選用了模擬數(shù)據(jù)的方式來研討的。常見的兩種高低折射率（不同介電常數(shù)）介質層排列分別為與，一維缺陷光子晶體微腔結構見圖41示，此中（設），；，厚度時，構造一的禁帶中出現(xiàn)的波長為，構造二的為，其透射譜如圖42所示，在自己的缺陷微腔構形中的場分布見圖43。圖41 兩種常見的微腔：構造一(a)和構造二(b)由圖43能夠知道，在微腔中因為缺陷位置C左右兩邊附近的介質為低折射率的B層，其折射率差異不是很大，基本所有的光都穿射到B層內，把光返回C層的特別少，直至介質為高折射率A層出現(xiàn)在缺陷兩邊之后，光將猛烈的返回并局域在了B與C層處，局域本領下降，有2個場強最值。但是在結構二中恰好不同，缺陷層C兩側附近的介質為高折射率A層，基本所有的光被局域在C層中諧振，基于場強分布的最值可以得知，的最大值到達40，而的峰值要比這小不少。在這樣情況下，對于缺陷態(tài)光子晶體局域光的本領，缺陷層兩邊分布是低折射率介質層的本領要比兩邊是高折射率的本領弱。所以由降落起振閾值與增高品質因子的視角來看，采用圖41中結構二（b）所示的一維光子晶體微諧振腔是有利的，下面重點鉆研微腔中的局域特點。圖42 缺陷態(tài)光子晶體的透射譜，(a)對應
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