一维光子晶体传输特性的研究——毕业论文.doc

天津工业大学 毕业设计（论文） 题目：一维光子晶体传输特性的研究 姓 名 \ 学 院 信息与通信工程学院 专 业 电子科学与技术 指导教师 \ 职 称 \ 摘 要 光子晶体（photonic crystals）是一种具有周期性介电常数的介电结构。由折射率的周期性排列的空间维度不同，分为一维，二维和三维光子晶体，其周期性和光的波长为同一个数量级。光子晶体也被称为光子带隙材料（photonic band gapmaterials）。光子晶体具有很多奇特的性质：光子带隙特性，自辐射的抑制，光子双稳态特性，光子局域特性等。其中最重要的特性就是光子带隙。频率落在光子带隙内的电磁波无法通过光子晶体传播，这为人们设计不同的器件来实现对光的控制提供了可能。由于光子晶体独特的性能和潜在的应用前景，人们对光子晶体的理论分析和实验研究投入了极大的热情，使之成为一个迅速发展的新的科学领域。 为了研究光子晶体的各种特性，首先要在理论上对它的带隙结构和特性进行研究。目前对于光子晶体的数值计算方法主要采用平面波展开法，格林函数法，时域差分法,传输矩阵法。这些方法都是基于研究复杂电介质结构的Maxwell方程组演变出来的。本文以一维光子晶体为主要研究对象，深入分析了光子晶体的传输特性，主要内容为： 1.本文研究光子晶体的基本概念和光子晶体所用到的基本原理，进一步研究 光子晶体的能带结构和电子的能带结构，同时阐述了光子晶体的几种应用。 2.主要利用传输矩阵法研究一维光子晶体的传输特性，分析光子晶体各个结构参数对光子晶体传输特性的影响,并用软件得出模拟结果。 作为面向新世纪的实现人们对光的控制梦想的新材料，光子晶体的光学特性以及晶体结构设计的研究有非常重要的科学价值和实际应用意义。对于制作简单，易于实现的一维光子晶体必将会被深入研究。光子晶体的研究必将成为新世纪光学领域的一个重要课题。 关键词：一维光子晶体，光子带隙，传输矩阵，传输特性 Abstract Photonic crystals is a permittivity structure with periodic permittivity.According to the difference of dimension in space,there are one,two and three dimension Photonic crystals.The length of periodic structure is close to wavelength of light.It also is called Photonic band gap materials and have many characters:Photonic band gap,spontaneous emission optics bistability,photonic localization and so on.Photonic band gap is important in all.In the Photonic band gap,light can be transmitted and this give us a chance to control the light.Because of the characteristic of Photonic crystals,People are interested in the theoretical analyze and laboratorial research of Photonic crystals.Presently,the Photonic band gap is one of hotspot in research. To investigate the structure and characteristics of band gap,there are many methods to analyze Photonic crystals including the plane-wave expansion method, Green’s function method,finite-difference time-domain method and transfer matrix method.All of methods are come from Maxwell function group.In this thesis,the optical mechanisms of one-dimension