摘要： 光子晶體是介電常數(shù)在空間呈周期性排列的晶體結(jié)構(gòu)。單從結(jié)構(gòu)上，光子晶體就可以分為一維、二維和三維的。和半導(dǎo)體中引入缺陷來(lái)實(shí)現(xiàn)控制電子的傳輸一樣，在光子晶體中也可以引入點(diǎn)缺陷即微腔和線缺陷即所謂的波導(dǎo)來(lái)有效控制光波的傳輸。本文使用時(shí)域有限差分方法來(lái)研究金屬光子晶體波導(dǎo)的透過(guò)譜和場(chǎng)分布，并通過(guò)改變波導(dǎo)出射端界面上柱子的大小位置等來(lái)實(shí)現(xiàn)定向輻射。

關(guān)鍵詞：光子晶體； 金屬光子晶體； 時(shí)域有限差分方法

目錄

摘要

Abstract

1 緒論-7

1.1、光子晶體概述-7

1.1.1、光子晶體簡(jiǎn)介-7

1.1.2、光子晶體歷史及其意義-7

圖1 光子禁帶示意圖-8

1.1.3、光子晶體結(jié)構(gòu)-8

1.1.4、光子晶體性質(zhì)-9

1.1.5、光子晶體應(yīng)用-9

1.1.6、光子晶體發(fā)展現(xiàn)狀-10

1.2、金屬光子晶體-10

1.2.1、金屬光子晶體性質(zhì)-10

1.2.2、金屬光子晶體波導(dǎo)定向輻射的研究現(xiàn)狀-10

1.2.3、關(guān)于金屬光子晶體波導(dǎo)定向輻射特性的研究方向和基本內(nèi)容-13

2、時(shí)域有限差分法原理及其公式-13

2.1、時(shí)域有限差分法概述-13

2.2、時(shí)域有限差分法原理及其公式-14

f(x,y,z,t)=f(i△x，j△y，k△z，n△t)=fn（i,j,k）      (6)-16

2.3、關(guān)于ADE-FDTD算法-16

3、FDTD在光子晶體中的研究-16

3.1、計(jì)算模型-16

3.2、不同金屬的光子晶體透過(guò)譜和波導(dǎo)的透過(guò)譜-18

3.2.1、Ag光子晶體透過(guò)譜和波導(dǎo)的透過(guò)譜-18

3.2.2、Al介質(zhì)光子晶體透過(guò)譜和波導(dǎo)透過(guò)譜-19

3.3、金屬光子晶體波導(dǎo)的定向輻射-20

3.3.1、金屬光子晶體波導(dǎo)定向輻射的計(jì)算模型-20

3.3.2、Ag光子晶體波導(dǎo)的定向輻射-20

3.4、提高金屬光子晶體波導(dǎo)的定向輻射-22

3.4.1、改變最后一列的半徑-22

3.4.2、改變最后一列的形狀-24

3.4.3、改變最后一列的半徑和位置-26

3.5、只改變最后一列的位置-27

3.5.1、最后一列有規(guī)律的排列-27

3.5.2、隔一個(gè)晶格常數(shù)分布-28

4、不同金屬介質(zhì)的光子晶體波導(dǎo)定向輻射特性-29

4.1、金屬Al介質(zhì)的光子晶體波導(dǎo)定向輻射特性-29

4.2、金屬Al介質(zhì)的光子晶體波導(dǎo)定向輻射優(yōu)化-31

5、總結(jié)-33

6、參考文獻(xiàn)-33

7、致謝-35