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1、一維光子晶體傳輸特性的研究畢業(yè)論文目錄第一章光子晶體的簡介…………………………………………………11.1光子晶體的概念及分類………………………………………………………11.1.1光子晶體的概念………………………………………………………11.1.2光子晶體的分類………………………………………………………21.2光子晶體的制備及主要特征…………………………………………………31.2.1光子晶體的制備方法…………………………………………………31.2.2光子晶體的主要特征…………………………………………………51.
2、3光子晶體的理論研究…………………………………………………………51.3.1平面波展開法…………………………………………………………61.3.2格林函數(shù)法……………………………………………………………61.3.3時域有限差分法………………………………………………………61.3.4傳輸矩陣法……………………………………………………………61.4光子晶體的應用及國內(nèi)外的研究進展………………………………………71.4.1光子晶體的應用………………………………………………………71.4.2光子晶體國內(nèi)外的研究進展……
3、……………………………………81.5光子晶體的制備………………………………………………………………8第二章光子晶體的理論分析方法……………………………………132.1傳輸矩陣法的理論模型……………………………………………………132.2本征方程的推導……………………………………………………………132.3傳輸特性矩陣的推導………………………………………………………152.4傳輸特性矩陣在一維光子晶體中的計算應用……………………………1761第三章應用軟件Translight及Matlab簡介……………………1
4、93.1Translight簡介……………………………………………………………193.2Matlab簡介…………………………………………………………………21第四章一維光子晶體傳輸特性………………………………………234.1正入射時一維光子晶體的反射和投射特性………………………………234.2斜入射時一維光子晶體反射與投射特性的研究…………………………26結論………………………………………………………………………………32參考文獻…………………………………………………………………………33附錄……………………
5、……………………………………………………………34附錄一：英文資料………………………………………………………………34附錄二：譯文……………………………………………………………………49謝辭…………………………………………………………………………………59第一章光子晶體的簡介1.1什么是光子晶體隨著物理學的發(fā)展，人們對物質(zhì)世界的理解越來越深入，不斷的推動著人類的文化，科技，生活的發(fā)展。二十世紀量子力學的建立，推動了人們對半導體材料的深入認識，從而導致了一場轟轟烈烈的電子工業(yè)革命，使我們的科技和生活有了一個突飛
6、猛進的跨越。由于半導體器件是基于電子在物質(zhì)中的運動而工作的，在微觀世界，如納米領域，一些微觀的效應如量子效應和熱運動等，從而使得器件性能的提升到達一個瓶頸。意識到電子器件的局限，人們把目光投向了光子，希望使用光子進一步推動社會和科技的進步。61光子是以光速運動的粒子，以光子為載體的器件比電子器件將有更高的速度，同時，光子所含有的特性比電子多，包含的信息多并且光子之間沒有相互作用，所以光子器件具有能量損耗小，效率高和信息量大等特點。人們希望能夠像電子器件控制電子的行為一樣，制造出能夠控制光子行為的器件來完成光信
7、號的傳輸和放大，光信息的儲存，甚至造出光子計算機。現(xiàn)在已經(jīng)得到廣泛使用和取得巨大社會效應的光學器件是光纖，但是光纖僅僅使用于光信號的傳輸和放大，在輸入和輸出中依靠的仍然是電子器件，這大大限制了器件的效率。因此，為了使二十一世紀真正成為光子時代，就必須找到一種像半導體材料控制電子行為一樣的新型的控制光子行為的材料，而光子晶體是最有希望實現(xiàn)這一目的的材料。1.1.1光子晶體的概念光子晶體的概念是1987年Yablonovieth和John分別在討論周期性電介質(zhì)結構對材料中光傳播行為的影響時，各自獨立地提出的。這種
8、材料有一個顯著的特點，即它可以如人所愿地控制光子的行為，是可以廣泛應用于光電集成、光子集成、光通訊、微波通訊、空間光電技術以及國防科技等現(xiàn)代高新技術的一種新材料，也是為相關學科發(fā)展和高新技術突破帶來新機遇的關鍵性基礎材料。我們知道，在半導體材料中由于周期勢場作用，電子會形成能帶結構，帶和帶之間有帶隙。電子波的能量如果落在帶隙中，傳播是被禁止的。光子的情況其實也非常類似。如果將具有不同介電常數(shù)的介質(zhì)材
