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《二維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、程川蘭州大學(xué)碩fj學(xué)位論文摘要摘要本文利用平面波展開方法對(duì)多種類型的二維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。首先，利用頻率獨(dú)立的平面波展開方法計(jì)算了簡(jiǎn)單品格、復(fù)式晶格以及含有缺陷的二維電介質(zhì)光子晶體能帶結(jié)構(gòu)，并且研究了兩種具有二維完全光子帶隙的復(fù)式晶格光子晶體。同時(shí)，結(jié)合超原胞技術(shù)，計(jì)算出二維光子晶體波導(dǎo)的缺陷模式，發(fā)現(xiàn)由于缺陷模式的存在使得E偏振光子帶隙完全消失，并且根據(jù)計(jì)算討論了缺陷的寬度和缺陷兩側(cè)介質(zhì)柱的數(shù)目對(duì)光子能帶結(jié)構(gòu)的影響。然后，利用頻率依賴的平面波展開方法實(shí)現(xiàn)了介電常數(shù)隨入射波頻率變化的二維金屬、等離子體光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)
2、行比較，驗(yàn)證了我們編寫的計(jì)算程序的正確性。在此基礎(chǔ)上，本文發(fā)展了現(xiàn)有的頻率依賴的平面波展開方法，計(jì)算了二維高溫超導(dǎo)體光子晶體能帶結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)這種光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)隨溫度變化的可調(diào)性很小，與以往文獻(xiàn)中可調(diào)性很大的結(jié)論相反。這是由于以往的文獻(xiàn)在計(jì)算中忽略了正常態(tài)電子的貢獻(xiàn)，而本文引入了該項(xiàng)，使得計(jì)算結(jié)果更加接近實(shí)際情況，更加準(zhǔn)確。通過計(jì)算得出，隨著溫度的升高。特別是當(dāng)溫度上升到接近超導(dǎo)I晦界溫度時(shí)，正常態(tài)電子的貢獻(xiàn)是不能夠忽略的。最后，利用頻率依賴的平面波展開方法和Maxwell．Garnett型有效介質(zhì)理論，研究了二維金屬．電介質(zhì)(MD)光子晶體能帶結(jié)構(gòu)。對(duì)于E偏振
3、，當(dāng)金屬層厚度超過某一臨界值時(shí)，除了少數(shù)平帶以外，MD光子晶體能帶結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的金屬光子晶體能帶結(jié)構(gòu)幾乎完全一致。對(duì)于H偏振，當(dāng)金屬層達(dá)到一定厚度時(shí)，在第一和第二條光子能帶之間將產(chǎn)生最低頻率帶隙。根據(jù)Maxwell—Gamett型有效介質(zhì)理論，本文假設(shè)這種最低頻率帶隙是由散射體本身決定的，是獨(dú)立于晶格結(jié)構(gòu)的，而不像傳統(tǒng)的電介質(zhì)光子晶體那樣是周期性結(jié)構(gòu)布拉格散射的結(jié)果。然后，利用平面波展開方法對(duì)不同品格結(jié)構(gòu)的二維MD光子晶體進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與最初的假設(shè)相吻合。關(guān)鍵詞：二維光子晶體，光子能帶結(jié)構(gòu)，光子帶隙，平面波展丌方法AbstractInthisthesis，p
4、hotonicbandstructuresofmanydifferenttypesoftwo．dimensional(2D)photoniccrystalshavebeencalculatedbasedonplane-waveexpansion(PWE)method．Firstly,byusingfrequencyindependentPWEmethod，2Ddielectricphotonicbandstructuresinsimplelattices，complexlatticesanddefectlatticeswerecalculatedrespecti
5、vely．Twotypesof2Dcomplexlatticephotoniccrystals，whichowned2Dcompletephotorlicbandgapswercinvestigated．Then，combinedwithsupercelltechnique，defectmodesof2Dphotoniccrystalwaveguideswerecalculated．Wefoundthatbecauseoftheexistenceofdefectmodes，thephotonicbandgapinE—polarizationbandstructu
6、resdisappeared．And，theinfluencefactorsonphotonicbandstructures，suchasthewidthofthedefectandthenumberofrodsonbothsidesofthedefect，werediscussed．Secondly,byusingfrequencydependentPWEmethod，werealizednumericalcalculationtoward2Dmetalandplasmonicphotoniccrystals，inwhichthedielectricconst
7、antsdependedonelectromagneticwavefrequencies．Comparingourresultsandthoseinpublishedpapers，weverifiedOurcalculationprograms．Based011theseprogresses，wedevelopedpresentfrequencydependentPWEmethodandcalculated2Dlligh．temperaturesuperconductor(HTSC)photoniccrystals．Contrarytoresultsinpubl
8、ishedpapers，
