平面波展开法.pdfVIP

第 57 卷 第 2 期 2008 年 2 月 物 　理 　学 　报 Vol. 57 ,No. 2 ,February ,2008 ( ) 10003290200857 02 106105 ACTA PHYSICA SINICA 2008 Chin. Phys. Soc. 旋转对二维正方晶格介质柱内空结构 光子晶体禁带的影响 赵明明 　 吕燕伍 　余家新 　庞许倩 (北京交通大学物理系 ,北京 　100044) (2007 年 6 月 13 日收到 ;2007 年 7 月 8 日收到修改稿) ( ) 　　采用平面波展开的方法计算了三种旋转操作下二维正方晶格各向异性材料 Te 介质柱内空结构光子晶体 TE , TM 模式能带. 讨论了三种旋转操作对 TE ,TM 模式带隙及完全光子禁带的影响. 发现 TM 模式高频带隙与结构的旋 转对称性有着密切的关系. 而 TE 模式的带隙不仅受到晶体旋转对称性的影响同时也受到介质在 xy 平面分布情 况的影响. 关键词 : 二维光子晶体 , 内空结构 , 旋转操作 , 光子带隙 PACC : 7115A , 7320A , 7530G 旋转操作不仅影响到晶体结构的旋转对称性亦改变 1 引 言 xy 平面 的介质分布状况. 本文采用平面波展开 法[11 ] 研究了这三种旋转操作对二维正方晶格各向 [1 ] 光子晶体 是一种由不同折射率介质周期性排 ( ) 异性材料 Te 介质柱 内空结构光子晶体 TE ,TM 模 列而成的人工结构. 它的一个重要特性是具有光子 带隙以及完全光子禁带的影响. Te 材料具有较高的 带隙. 频率落在光子带隙中的电磁波被禁止传播. 利 折射率并且有较大的寻常与反常折射率差异. 这些 用这种性质 ,近年来光子晶体在实际应用如光子晶 性质都有利于光子禁带的产生 ,方便我们讨论结构 体光纤 ,低阈值激光发射器 ,光子晶体滤波器等上取 对称性破坏与介质形变对光子禁带产生的影响. 得了很大的进展[2 —5 ] . 降低光子晶体的结构对称性能够取得更宽的完 2 计算公式及模型 ( ) 全光子禁带 TE 模式带隙与 TM 模式带隙重合 . 为 了破坏光子晶体结构的对称性 ,可以使用各种不同 计算模型如图 1 所示 ,介质柱外的空白部分为 的方法 ,如改变散射子的形状[6 ] ,使单个晶胞内包含 介电常数为 ε的电介质背景 ,介质柱内为介电常数