Compton散射对非均匀等离子体光子晶体光子带隙的影响-evwpscom.PDF

第 4O卷第 7期 光 子 学 报 Vo1．40NO．7 201i年 7月 ACTA PHOToNICA SINICA July2011 文章编号 ：1004-4213(2011)07—1071—5 Compton散射对非均匀等离子体光子晶体 光子带隙的影响 冯刚，高丽娜 ，郝 东山 (黄淮学院 信息工程系，河南 驻马店 463000) 摘 要 ：应用多光子非线性 Compton散射模型和时域有限差分法，对多光子非线性 Compton散射 对非均-q等离子体光子 晶体光子带隙特性的影响进行 了研 究，提 出将入射和散射光作为形成光子 带隙的新机制，对电磁波方程进行了修 正．结果表 明：与 Compton散射前相 比，散射使 电磁波幅值 衰减更快；随等离子体密度增加 ，透射谱禁带宽度几乎无变化 ，其 中心频率向高频方向有 明显移动 ， 向上的峰值有较大增加 ，反射谱向下的峰值有明显减小；随温度增加 ，透射谱禁带宽明显减小，向上 的峰值略有减小，透射能量有所降低 ；随两种介质介电系数 比增加 ，光子禁带数增加 ，且带隙间距显 著减小． 关键词 ：等离子体光子晶体 ；光子带隙；时域有限差分法；多光子非线性 Compton散射 中图分类号 ：TNO11 文献标识码：A doi：10．3788／gzx1071 可实现对时变 PPCs禁带的控制．近期 ，刘崧等 IJ 5I舌 提出调控PPCs缺陷层参量，实现PPCs可调滤波和 2O世纪 8O年代末 ，Join_】J和 Yablonvitch 提 制造超窄带滤波器 的方法．但 以上研究均未考虑 出光子晶体概念．由于光子晶体具有光子带隙结构， 多光子非线性 Compton散射 的影响．实验表明，入 引入缺陷模会使光子禁带中出现模密度较大的局域 射 电磁波强度达到 1Ow ／cm 数量级以上 时，非线 模 ，利用该特性可制造高效率 ]和零 阈值激光器 4]、 性 Compton散射开始显现 ，可见，Compton散射 谐振腔_5]、光子晶体滤波器_l6j、光纤l7和发光二极 对非均匀PPCs光子带隙的影响是不可忽略的．本 管 等 ，因此它 已成为一个新 的研究方 向[93．2003 文对该问题进行了有益的探索． 年 ，Hojo等 提 出 了等离 子体光 子 晶体 (Plasma PhotonicCrystals，PPCs)概念m]，文献[11]给 出了 1 理论分析 电磁波在一维 PPCs的色散关系和光子带隙结构． 等离子体 中无Compton散射时，电子频率为 由于等离子体的色散和耗散特性 ，导致 PPCs具有 e~ ：一 一—4rr— 一 一—— ，、+十——Anen：==∞∞：：+十△△∞∞；．． L(11)) 常 规 光 子 晶体 不 具 有 的特 性l1。引．2005年， Sakai_1 等指 出，均匀分布的PPCs色散和耗散使 式中叫。为入射光频率 ；叫 可视为即将发生散射的 小于等离子体频率 的电磁波几乎被完全反射，透射 初始频率 ；叫o、△叫eo、 一，zen4-Anen、An 、en、7／10和 波有类似一般光子晶体带 隙特性．2006年 ，刘少斌 e分别为 电子频率及增量 、数密度及增量 、初始密 等_】用 时域 有 限差 分 (FiniteDifferenceTime 度 、静止质量 、电量．若 PPCs中发生 Compton散 Dom