一维光子晶体传输特性的研究论文

《一维光子晶体传输特性的研究论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、一维光子晶体传输特性的研究毕业论文目录第一章光子晶体的简介…………………………………………………11.1光子晶体的概念及分类………………………………………………………11.1.1光子晶体的概念………………………………………………………11.1.2光子晶体的分类………………………………………………………21.2光子晶体的制备及主要特征…………………………………………………31.2.1光子晶体的制备方法…………………………………………………31.2.2光子晶体的主要特征…………………………………………………51.

2、3光子晶体的理论研究…………………………………………………………51.3.1平面波展开法…………………………………………………………61.3.2格林函数法……………………………………………………………61.3.3时域有限差分法………………………………………………………61.3.4传输矩阵法……………………………………………………………61.4光子晶体的应用及国内外的研究进展………………………………………71.4.1光子晶体的应用………………………………………………………71.4.2光子晶体国内外的研究进展……

3、……………………………………81.5光子晶体的制备………………………………………………………………8第二章光子晶体的理论分析方法……………………………………132.1传输矩阵法的理论模型……………………………………………………132.2本征方程的推导……………………………………………………………132.3传输特性矩阵的推导………………………………………………………152.4传输特性矩阵在一维光子晶体中的计算应用……………………………1761第三章应用软件Translight及Matlab简介……………………1

4、93.1Translight简介……………………………………………………………193.2Matlab简介…………………………………………………………………21第四章一维光子晶体传输特性………………………………………234.1正入射时一维光子晶体的反射和投射特性………………………………234.2斜入射时一维光子晶体反射与投射特性的研究…………………………26结论………………………………………………………………………………32参考文献…………………………………………………………………………33附录……………………

5、……………………………………………………………34附录一：英文资料………………………………………………………………34附录二：译文……………………………………………………………………49谢辞…………………………………………………………………………………59第一章光子晶体的简介1.1什么是光子晶体随着物理学的发展，人们对物质世界的理解越来越深入，不断的推动着人类的文化，科技，生活的发展。二十世纪量子力学的建立，推动了人们对半导体材料的深入认识，从而导致了一场轰轰烈烈的电子工业革命，使我们的科技和生活有了一个突飞

6、猛进的跨越。由于半导体器件是基于电子在物质中的运动而工作的，在微观世界，如纳米领域，一些微观的效应如量子效应和热运动等，从而使得器件性能的提升到达一个瓶颈。意识到电子器件的局限，人们把目光投向了光子，希望使用光子进一步推动社会和科技的进步。61光子是以光速运动的粒子，以光子为载体的器件比电子器件将有更高的速度，同时，光子所含有的特性比电子多，包含的信息多并且光子之间没有相互作用，所以光子器件具有能量损耗小，效率高和信息量大等特点。人们希望能够像电子器件控制电子的行为一样，制造出能够控制光子行为的器件来完成光信

7、号的传输和放大，光信息的储存，甚至造出光子计算机。现在已经得到广泛使用和取得巨大社会效应的光学器件是光纤，但是光纤仅仅使用于光信号的传输和放大，在输入和输出中依靠的仍然是电子器件，这大大限制了器件的效率。因此，为了使二十一世纪真正成为光子时代，就必须找到一种像半导体材料控制电子行为一样的新型的控制光子行为的材料，而光子晶体是最有希望实现这一目的的材料。1.1.1光子晶体的概念光子晶体的概念是1987年Yablonovieth和John分别在讨论周期性电介质结构对材料中光传播行为的影响时，各自独立地提出的。这种

8、材料有一个显著的特点，即它可以如人所愿地控制光子的行为，是可以广泛应用于光电集成、光子集成、光通讯、微波通讯、空间光电技术以及国防科技等现代高新技术的一种新材料，也是为相关学科发展和高新技术突破带来新机遇的关键性基础材料。我们知道，在半导体材料中由于周期势场作用，电子会形成能带结构，带和带之间有带隙。电子波的能量如果落在带隙中，传播是被禁止的。光子的情况其实也非常类似。如果将具有不同介电常数的介质材