一维异质光子晶体的结构设计及光学特性研究的开题报告.docx

一维异质光子晶体的结构设计及光学特性研究的开题报告

一、选题背景和意义

光子晶体是一种具有周期性介质结构的材料，通过其结构对电磁波的调控，可以实现光子晶体中的光子禁带和光子带结构。光子晶体具有无限制的光学性能和形态选择，因此在光学器件中应用广泛，包括光开关、耦合器、滤波器等。一维异质光子晶体是光子晶体的一种重要形式，可以通过改变两侧的介质构成实现波导、谐振腔等应用。

本课题将研究一维异质光子晶体的结构设计和光学特性，对光子晶体的应用和性能有较深入的探究。

二、研究内容和技术路线

1.研究一维异质光子晶体的结构设计原理和方法，确定最佳的结构参数和材料。

2.建立一维异质光子晶体的数值模型，采用有限元法分析光子晶体的电磁场分布、色散特性、透过率等。

3.通过实验制备一维异质光子晶体，并进行光学特性测试。

4.对实验结果进行分析和比较，对比数值模拟结果，讨论实验结果的误差来源和改进方案。

技术路线：

1.确定一维异质光子晶体的结构参数和材料选择，包括介质折射率、厚度等参数。

2.建立一维异质光子晶体的有限元数值模型，分析光子晶体的电磁场分布和色散特性，得到透过率和反射率等光学特性。

3.通过激光插入材料法制备一维异质光子晶体，进行光学特性测试，包括反射率、透过率等。

4.对比数值模拟结果和实验结果，开展误差分析和改进方案，以提高实验精确度。

三、预期成果

1.确定一维异质光子晶体结构参数和材料选择的原理和方法。

2.建立一维异质光子晶体的数值模型，研究其色散特性、透过率等光学特性。

3.实现一维异质光子晶体的制备，测量其反射率、透过率等实验性能指标，对比实验结果和数值模拟结果，开展误差分析和改进方案。

4.对一维异质光子晶体的研究，为其在光学器件中的应用提供理论和实验基础。

四、研究计划和预算

1.第一年

（1）完成一维异质光子晶体的结构设计和参数选择，确定最佳材料。

（2）建立数值模型，研究光子晶体的色散特性和透过率等性能。

（3）购买实验用品，实验室搭建。

2.第二年

（1）制备一维异质光子晶体，进行实验测量，包括反射率、透过率等性能。

（2）对比实验结果和数值模拟结果，进行误差分析和改进方案。

3.第三年

（1）完成实验数据处理和分析，撰写论文并发表。

预算：

第一年：50,000元，包括材料费、设备维护、测试仪器等。

第二年：60,000元，包括实验材料费、设备维护、测试仪器等。

第三年：30,000元，包括论文发表费用、参会费等。

总预算：140,000元。