電磁波在光子晶體和手征媒質(zhì)中的傳輸特性.pdf

1、近年來，電磁學(xué)研究的一個重要領(lǐng)域是關(guān)于新材料的研究。手征媒質(zhì)和光子晶體就是典型的新型人工材料。手征媒質(zhì)是在普通媒質(zhì)中摻加手征體而形成，具有旋光特性。光子晶體是由不同折射率的介質(zhì)周期性排列而形成的人工結(jié)構(gòu)，具有能夠抑制自發(fā)輻射和控制光傳輸?shù)忍匦?。它們在基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用中都有著巨大的潛力。自從二十世紀(jì)八十年代以來，已經(jīng)受到世界許都領(lǐng)域的重大關(guān)注。本論文研究了電磁波在光子晶體和手征媒質(zhì)中的傳輸特性；將手征媒質(zhì)和光子晶體結(jié)合起來，研究了手征光

2、子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)；并提出幾種新穎的光子晶體結(jié)構(gòu)。論文主要包括以下內(nèi)容： 首先，我們呈現(xiàn)一種新的光子晶體結(jié)構(gòu)，即在分形康托結(jié)構(gòu)的中間引入缺陷。光傳輸矩陣被用來計算反射系數(shù)和透射系數(shù)。和普通的分形康托結(jié)構(gòu)比較，我們發(fā)現(xiàn)這種新的結(jié)構(gòu)有更寬的阻帶，而且在寬阻帶中間出現(xiàn)一個超窄帶，這能被用作超窄帶濾波器。我們研究了這種濾波器的特性，發(fā)現(xiàn)在紅外1530nm附近，獲得的通帶小于0.6nm。在中心波長處，光傳輸超過99％，這意味著有很低的插損。

3、它比其它濾波器更優(yōu)越，這種超窄帶濾波器可應(yīng)用于光通信領(lǐng)域密集波分復(fù)用以及精密光測量。 其次，用不對稱傳輸線模型分析了平面電磁波垂直入射于多層雙各向同性煤質(zhì)的反射和透射問題，導(dǎo)出了形式上較簡單的計算多層雙各向同性媒質(zhì)界面反射和透射系數(shù)公式。此公式可以看成是傳統(tǒng)媒質(zhì)計算公式的推廣，在計算復(fù)雜分層媒質(zhì)電波傳輸特性時，非常方便、有效。 第三，用不同的本構(gòu)關(guān)系研究了金屬襯底手征涂層的吸波特性，并進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，只要手征媒質(zhì)的

4、宏觀電磁參數(shù)統(tǒng)一后，使用不同的本構(gòu)關(guān)系得到相同的結(jié)果，從而揭示了本構(gòu)關(guān)系的等效性。我們的結(jié)果還表明，在基質(zhì)中摻加手征體改變了基質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，從而對反射系數(shù)產(chǎn)生影響。這些結(jié)論對不同觀點的統(tǒng)一有一定的意義。 最后，我們將手征媒質(zhì)和光子晶體結(jié)合起來，提出新的手征光子晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，和傳統(tǒng)光子晶體相比，手征光子晶體更容易形成光子帶隙，小的折射率比，少的層數(shù)可以獲得更大頻率范圍的禁帶。這種光子晶體可應(yīng)用于寬帶反射器和濾波器的設(shè)