基本結(jié)構(gòu)光子晶體中的光學(xué)特性研究及其應(yīng)用設(shè)計(jì).pdf

1、光子晶體是一種介電材料在空間呈周期排列的晶體結(jié)構(gòu)，其特征尺寸大小處在光波長量級，對光子的傳輸具有調(diào)控作用，利用不同結(jié)構(gòu)的光子晶體可以制備功能各異的光學(xué)元器件。光子晶體是集成光路的基礎(chǔ)材料，是光子學(xué)中的半導(dǎo)體作為一門新興的前沿領(lǐng)域科學(xué)，相關(guān)的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性研究正在蓬勃發(fā)展。本論文系統(tǒng)地研究了不同結(jié)構(gòu)的光子晶體的光學(xué)性質(zhì)，根據(jù)其特性進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)上也做了初步探索與研究。主要研究內(nèi)容有以下幾個方面:
　　 1、研究了二維光

2、子晶體的帶隙規(guī)律。采用平面波展開法計(jì)算了具有正方形、三角形、六角形周期排列的介質(zhì)柱和空氣柱二維光子晶體的光子能帶結(jié)構(gòu)，通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)分析了這些光子晶體的光子帶隙變化規(guī)律。結(jié)果顯示三角空氣柱和六角介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的二維光子晶體中容易出現(xiàn)完全光子帶隙，利用寬帶隙的三角結(jié)構(gòu)光子晶體對PbS量子點(diǎn)發(fā)光器件進(jìn)行提高出光效率的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對于發(fā)光波長為1550nm的器件三角結(jié)構(gòu)光子晶體的晶格常數(shù)為696nm。
　　 2、研究了三維光子晶體的帶隙規(guī)

3、律與密堆積面心立方光子晶體中的慢光性質(zhì)。系統(tǒng)計(jì)算獲得了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的三維光子晶體的光子能帶分布，發(fā)現(xiàn)空心球結(jié)構(gòu)的面心立方結(jié)構(gòu)和金剛石結(jié)構(gòu)的光子晶體能夠產(chǎn)生完全光子帶隙。在密堆積結(jié)構(gòu)的面心立方光子晶體中存在慢光效應(yīng)，較高折射率的空心球面心立方光子晶體能提供低色散和低群速度的慢光傳輸，低折射率的介質(zhì)球面心立方結(jié)構(gòu)能提供寬帶寬的慢光傳輸，根據(jù)這些慢光性質(zhì)分別提出了其在通信器件和太陽能電池中的應(yīng)用設(shè)計(jì)。
　　 3、設(shè)計(jì)和制備了不同結(jié)構(gòu)的