具有耦合光量子阱结构的光子晶体透射谱特性分析

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1、目录第一章第二章光子晶体的基础理论及计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2．2光子晶体中介质为正折射率材料的传输矩阵推导⋯⋯⋯⋯．2．3负折射率介质的电磁学特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯。2．4含负折射率材料的一维光子晶体的色散关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2．5含负介质的传输矩阵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．第三章含负折射率材料光子晶体量子阱结构的光学特性⋯⋯⋯⋯3．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．2C

2、和D介质相等时计算模型和结构参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．2．1当周期数k和n相等且介质C和D均为正材料时⋯⋯⋯．3．2．2当周期数k和n相等且介质C和D均为负材料时⋯⋯⋯．3．2-3当周期数k和n不相等且介质C和D均为负材料时⋯⋯．3．3C和D介质不相等时计算模型和结构参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．3．1当周期数k和n相等，岛=dD=Ao／2．o时⋯⋯⋯⋯⋯．．3．3．2当周期数k和n相等，屹=％=Ao／2nD时⋯⋯⋯⋯⋯。3．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．第四章含复介电常数光子晶体量子阱结构的光学特性⋯⋯⋯⋯⋯．．4．1引言⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1V4．2计算模型和结构参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。324．2．1含实介电常数光子晶体的透射谱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．324．2．2虚部为正的复介电常数光子晶体的透射谱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．334．2．3虚部为负的复介电常数光子晶体的透射谱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．364．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37第五章总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41致谢．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯zl。￡I攻读硕士学位期间发表的学术论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45V广西大掣．硕士学位·沦文具有耦合光量子阱结构的光子晶体透射谱特性研究第一章绪论1．1光子晶体的概念光子晶体这一新概念【H】被Yablonovitch和John各自独立提出了。不同折射率的介质周期性交替排列而成的一种人工设计的结构是光子晶体。电磁波在这种光子晶体中传播时由于受到布拉格散射，电磁波会受到调制形成光子能带。禁带可能出

5、现在光子能带之间【51。光子禁带也是光子晶体最根本的特征【5】。频率处在光子带隙范围内的电磁波是不能够在介质排列的周期性方向上透过光子晶体的。具有光子带隙的周期性介电结构叫做光子晶体【争8】。光子晶体虽然近些年才成为研究的热点之一，在自然界中如宝石蛋白石、生物界中蝴蝶翅膀上的斑斓色彩等[91，都是拥有这种性质的物质。而在实验中，所用的光子晶体不是简单的晶体，而是按照晶体的对称性制备的人工周期性复合而成的。(a)一维光子晶体(b)二维兜子晶体(c)兰维光予晶体图卜1光子晶体空间结构示意图Fig．1-lSvaticalstructureofohotonic

6、crystals光子晶体分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。介电常数在空间一个方向上周期性分布的称为一维光子晶体。空间上二个方向周期排列的称为二维光子晶体，三个方向周期排列而成的称为三维光子晶体。41-：tti'Jlil合光量子阱结构的光子晶体透射谱特性研究1．2光子晶体的特性及应用光子晶体由于其特殊的结构和独特的传输特性，应用其特性可以制作高性能光电子学器件[6-8·1恻。光子晶体的主要特性及应用见表1．1．表1．1光子晶体特性及应用Tablel-1Characteristicsandapplicationsofphotoniecrysta

7、ls特性基本原理应用光子禁带是光波入射到光子晶体时，介质散射某些光频段的光波后相干相消，在此频段的光波无法通过。子光子禁带也是光子晶体的最根本特征。如宽带带阻滤波器、光子晶体谐振腔、偏耄泰果构造限制光子运动的光量子阱，在光量子阱结构振片7吒带中，由于光子束缚效应，将出现量子化的光子束缚态。光子光子晶体中引入缺陷，局域在缺陷位置的光子是和局缺陷态频率吻合的，没有和缺陷态频率吻合的光就多通窄带滤波、波分复用、光子晶体光会迅速减少。纤域抑自发辐射原子放在光子晶体中，当自发辐射频率刚制好落在带隙中时，带隙中该频率之态密度为零，自自发辐射的几率也为零，此时抑制了

8、自发辐射。若在利用这个特性可以制作低阈值激光器，发光子晶体中加入杂质，光子带隙中会出现品质因子