关于新的阶梯型函数光子晶体的研究.pdfVIP

三 笠!王堑 塑型堕塑 王曼签 窒 关于新的阶梯型函数光子晶体的研究 王光怀 ，张斯淇 ，王 婧 ，吴向尧 ，刘晓静 ，巴 诺 ，李 宏 ， 李春红 ，郭义庆 ，吴义恒。 (1．吉林师范大学 物理学院，吉林 四平 136000；2．中国科学院高能物理研究所，北京 100049； 3．吉林大学 物理学院，吉林 长春 130000) 摘 要： 研究了一维阶梯型函数光子晶体 ，给 出色散 本文在文献El8]的基础上 ，研究了一维阶梯型函 关系和透射率的表达式，并与常规光子晶体 比较 ，发现 数光子晶体 。首先 由费马原理给出光在阶梯型函数光 在常规光子晶体 中加入缺陷层后 ，出现明显的缺 陷模。 子晶体 中的运动方程，由传输矩 阵方法得到函数光子 而在阶梯型函数光子晶体 中加入缺 陷层后，缺 陷模 个 晶体的透射率、色散关系 ，并给出光在该函数光子晶体 数少且强度弱。进一步研究了带缺陷和不带缺陷的阶 中的传输特性 ，即光子晶体 中电场分布 。计算发现 ，在 梯型函数光子晶体 的光场分布 。发现有缺 陷层 时，光 常规光子晶体 中加入缺陷层后 ，出现明显的缺陷模。 场强度分布得到增强或者减弱，不 同于常规光子 晶体 而在阶梯型函数光子晶体 中加入缺陷层后 ，缺陷模个 中的光强只局域增强 。函数光子 晶体 的这些新 的特性 数少且强度弱。在常规光子 晶体 中，在缺陷层处电场 对光子晶体的设计与应用具有重要 的实际意义。 强度分布得到局域增强，而在函数光子晶体中，在缺陷 关键词 i 函数光子晶体 ；缺陷模 ；透射率 ；光传输特性 层处会出现电场既得到局域增强，又得到局域减弱等 中图分类号： O73 文献标识码 ：A 一 些新 的现象。由于函数光子晶体具有这些新 的性 文章编号 ：1001-9731(2012)18-2463—06 质 ，因此它将有更广泛 的应用前景。 1 引 言 2 一维函数光子晶体 中传输矩阵的推导 光子晶体是按晶体的对称性制备的周期性介质结 本文 ，研究 了阶梯型函数光子晶体 ，其结构如图 1 构 [1]，当电磁波在其中传播时就会受到多重散射，散 射波之间的干涉作用使得光子晶体具有类似于固体 晶 体 的能带结构 ，在带与带之间存在带隙。与半导体 中 的杂质能级类似，通过在光子晶体 中引入缺陷或杂质 图1 函数光子 晶体的结构 图 将会在带隙中产生定域 的电磁波模式l3“]。有缺陷层 Fig 1ThestructureoffunctionPCs 的一维光子晶体 的缺 陷模特性 ，已有一些相关文献报 其中，B介质的折射率为空间位置 的函数 (z)， 道 [5。]，显然缺陷模 的存在影响光子晶体 的带隙结构 ， A介质的折射率为空间位置的函数 (z)。 为空间 相 当于使禁带变窄 ，对光子晶体的应用产生不利影响， 位置坐标 ；D为缺陷层 ，其折射率为 。。本文研 究的 一 般通过消光系数来克服这种不利因素 ]。利用掺杂 一 维阶梯型函数光子晶体 ，其折射率函数为 ： 光子晶体来抑制或增强 自发辐射 ，可制备出高效率和 零阈值的激光器 、高品质的激光谐振腔及高效发光二 z 0≤z≤詈， 极管 9【。 等。特别是缺陷层为具有 Kerr效应 的非线 性介质时，还能使系统在光学响应中出现双稳态、多稳