基本結構光子晶體中的光學特性研究及其應用設計.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構，其特征尺寸大小處在光波長量級，對光子的傳輸具有調控作用，利用不同結構的光子晶體可以制備功能各異的光學元器件。光子晶體是集成光路的基礎材料，是光子學中的半導體作為一門新興的前沿領域科學，相關的基礎性和應用性研究正在蓬勃發(fā)展。本論文系統(tǒng)地研究了不同結構的光子晶體的光學性質，根據其特性進行相應的應用設計，在實驗上也做了初步探索與研究。主要研究內容有以下幾個方面:
　　 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算了具有正方形、三角形、六角形周期排列的介質柱和空氣柱二維光子晶體的光子能帶結構，通過改變結構參數分析了這些光子晶體的光子帶隙變化規(guī)律。結果顯示三角空氣柱和六角介質柱結構的二維光子晶體中容易出現完全光子帶隙，利用寬帶隙的三角結構光子晶體對PbS量子點發(fā)光器件進行提高出光效率的結構設計，對于發(fā)光波長為1550nm的器件三角結構光子晶體的晶格常數為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。系統(tǒng)計算獲得了不同結構參數的三維光子晶體的光子能帶分布，發(fā)現空心球結構的面心立方結構和金剛石結構的光子晶體能夠產生完全光子帶隙。在密堆積結構的面心立方光子晶體中存在慢光效應，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，低折射率的介質球面心立方結構能提供寬帶寬的慢光傳輸，根據這些慢光性質分別提出了其在通信器件和太陽能電池中的應用設計。
　　 3、設計和制備了不同結構的