对全入射角负折射二维光子晶体结构和电磁参量的研究3.pdfVIP

第 37 卷第 2 期 光 　子 　学 　报 Vol . 37 No . 2 2008 年 2 月 　　　　　　　　　　　　 February 2008 A C TA P HO TON ICA SIN ICA 对全入射角负折射二维光子晶体结构和 电磁参量的研究 易燕 ,方吉祥 ,丁秉钧 (西安交通大学 理学院 金属材料强度国家重点实验室 ,西安 7 10049) 摘 　要 :利用二维光子晶体的等频线分析原理和平面波展开方法 ,得到了使二维光子晶体产生全入 ( ) 射角负折射 AllA ngle N egative Ref raction ,A AN R 现象时 ,入射电磁波的频率取值范围 同时 , ( ) ( 分析了A AN R 频率范围随着结构参量 晶格类型 、介质棒半径与晶格周期的比值 和电磁参量 介 ) 质柱介电常量 、本底介电常量 、入射电磁波偏振方向 变化的行为 结果表明: 固定组成光子晶体的 一种介质的介电常量 ,另一介质的介电常量只有达到一定阈值 ,才有可能使光子晶体出现 AAN R 现 象在给定两种介质介电常量的条件下 ,存在使AAN R频率范围最大化的结构参量和电磁参量 关键词 :光子晶体 ;AAN R ;等频线分析 ;负折射 中图分类号 :O482 . 3 　　　　文献标识码 :A 　　　　文章编号 :100442 13 (2008) 0202875 0 　引言 1 　基本理论 众所周知 ,光子晶体是一种负折射材料 ,通过特 1 . 1 　光子晶体等频线分析原理 殊设计的光子晶体可以实现负折射效应 英国皇家 电磁波的传播方向可用能量传播的方向来表 学院的 Pendry[ 1 ] 研究了负折射晶体中电磁波的传 示 ,而波的能量传播方 向又和它的群速度 ( ν = g 播行为 ,指出光子晶体对于光来说就如同 1 个透镜 , ω [ 12 ] ) / k 方向是一致的 所以可以用倒格子空间 可以在晶体中和晶体后成 2 个实像 , 即光子晶体可 等频线图来分析电磁波在光子晶体中的传播 以作为超级透镜[24 ] 相比于普通的透镜 ,它突破了 以二维正方空气柱型光子晶体为例 ,本底介质 衍射极限的限制 ,可对微细结构“完美成像”,极大地 ε= 12 , 晶格周期为 a ,空气柱半径为 0. 35 a ,用平 提高成像分辨率 ,用于医学成像方面 另外 ,它还可 ( ) 行于空气柱的 T E 模式电磁波 H 偏振 作为入射 以大幅度提高光学存储器的存储容量 ,用于光存储 波 ,该光子晶体的等频线图如图 1[ 13 ] 正方形所框 技术 为第