太極介質柱二維正方光子晶體完全禁帶特性研究.pdf

1、光子晶體是一種新型的人造周期性結構材料，其重要的特性就是存在光子禁帶，能夠阻止頻率落在禁帶范圍光在光子晶體中的傳輸。由于其獨特的性質和眾多潛在的應用，有關光子晶體的研究成為近些年一個迅猛發(fā)展的新領域。隨著光子晶體的研究工作的不斷深入，其對光子學和光通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將起到極大的推動作用。本文主要從理論上構建了一種新型的太極介質柱二維正方光子晶體模型并重點從散射子對稱性的角度研究了光子晶體的完全禁帶特性。主要內容如下：
　　首先構建了

2、一種散射子對稱性非常低的太極介質柱二維正方光子晶體模型，采用平面波展開法分析了其禁帶特性，并在填充比相同的情況下與其它三種具有不同散射子對稱性（圓形、紐扣形、半圓形）的二維正方光子晶體的禁帶特性進行對比，結果表明：隨著散射子對稱性的降低，光子晶體的完全禁帶在寬度和數(shù)量上都有一定的增加。然后我們從能級簡并的角度解釋了散射子對稱性的打破對完全禁帶寬度和數(shù)量的影響機制：散射子對稱性的打破可以將在光子晶體第一布里淵區(qū)高對稱點出現(xiàn)的能級簡并進行解

3、開，在能級簡并處產(chǎn)生新的能帶，同時可以使光子晶體的能帶在一定程度上變得平坦，從而導致完全禁帶數(shù)量的增加以及寬度的展寬。
　　其次分析了介電常數(shù)對比度以及紐扣形散射子的三個結構參數(shù)：大圓半徑R、小圓r以及旋轉角度q對完全禁帶特性的影響，計算結果表明介電常數(shù)對比度以及紐扣散射子的三個結構參數(shù)都可以對紐扣形介質柱二維正方光子晶體的完全禁帶特性產(chǎn)生不同程度的影響。經(jīng)過優(yōu)化計算，我們可以獲得寬度為0.0638(wa/2pc)的最大完全禁帶以