二维微波光子晶体传输特性研究.pdfVIP

大学生创新创业项目 结 题 材 料 项 目 名 称 二维微波光子晶体传输特性研究 项 目 级 别 院级 项 目 类 型 创新训练 □创业训练 □创业实践 立 项 时 间 2012 年 5 月 完 成 时 间 2013 年 4 月 项目负责人 丁明帅 学院与班级 材料科学与工程学院 材物 091 指导 教 师 吴 平 北京科技大学教务处 1 内 容 一、研究报告 （商业计划书）……… 《2》 二、项目论文 （创业项目无） ………… 《36》 三、项目附录……………………… 《41》 四、成果证明材料………………… 《44》 1 院级本科生科技创新项目 研究报告 项目名称 二维微波光子晶体传输特性研究 立项时间 2012 年5 月 计划完成时间 2013 年4 月 项目负责人 丁明帅 学院与班级 材料科学与工程学院 材物09 1 北京科技大学 2 摘要 光子晶体是具有光子带隙的新型光学材料。由于其具有崭新的物理性能，因 而有着广阔的应用前景，很有可能成为未来信息时代的关键材料。根据介质的周 期性的空间取向，可以把光子晶体分为一维、二维和三维光子晶体。由于二维光 子晶体有其特有的性能，并且在制备上较为容易，微波光子晶体由于尺寸较大， 利用常规的机械加工即可制得，所以本文主要将二维微波段光子晶体作为研究对 象。 本文主要采用传输矩阵法从理论上计算二维微波光子晶体的一些特性。通过 选取不同的晶格参数来研究填充比、介电常数与禁带位置、大小的关系。同时也 研究了不同的晶格类型、入射角度、光子晶体缺陷等对禁带的影响。通过透射谱 简要分析了光子晶体波导管的传输性质。 本文的研究对以后二维微波光子晶体器件的设计制作具有理论上的指导意 义。 3 目 录 1 引言 5 1.1 课题研究背景 5 1.2 课题研究目的及意义 5 2 文献综述 7 2.1 光子晶体的概念 7 2.2 光子晶体的特性 8 2.3 光子晶体的应用 9 2.4 理论计算方法简述 11 3 光子晶体传输特性研究 14 3.1 完整正方晶体 14 3.1.1 理论计算结果与实验结果对比 14 3.1.2 光子晶体带隙与介电常数的关系 15 3.1.3 光子晶体带隙与填充比的关系 18 3.1.4 空气柱光子晶体模型 19 3.1.5 光子晶体带隙与填充比的关系 21 3.1.6 小结 23 3.2 不同晶格排列方式对晶体禁带的影响 24 3.3 光子晶体缺陷对禁带的影响 28 3.3.1 光子晶体点缺陷 28 3.3.2 光子晶体线缺陷 29