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电子科技大学光电信息学院
课程设计论文
课程名称
题目名称
学号，姓名
物理光学
一维光子晶体特性研究
20**********伊海
20********** 李林泽
20**********汤迅
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指导老师
起止时间
韦晨
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2017年 1 月09 日
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《物理光学》课程设计 ——一维光子晶体的特性研究
摘 要
光子晶体（photoniccrystals）是一种具有周期性介常数的介构。由折射率的周期性排列的空度不同，分一，二和三光子晶体，其周期性和光的波同一个
数量。光子晶体也被称光子隙材料（photonicbandgapmaterials）。光子晶体具有好多奇怪的性：光子隙特性，自射的抑制，光子双特性，光子局域特性等。其中最重要的特性就是光子隙。率落在光子隙内的磁波无法通光子晶体播，人
不同的器件来光的控制提供了可能。由于光子晶体独特的性能和潜在的用前景，人光子晶体的理解析和研究投入了极大的情，使之成一个迅速展的新的科
学域。
本文以一光子晶体主要研究象，深入解析了光子晶体的特性，主要内容：
一光子晶体的观点，构和特性。
一光子晶体与多光学膜比。
一光子晶体的用(以窄波器例，明其工作原理和特性)
重点词：一光子晶体，光子隙，光子局域，表面，特性，窄波器
目录：
第一章 一光子晶体的观点，构和特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3
一光子晶体的观点 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3
光子晶体的观点 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3
光子晶体的分 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3
一光子晶体的构 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4
一光子晶体的构模型 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4
一光子晶体的本征方程 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5
一光子晶体构的主要解析方法 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
一光子晶体的特性 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
光子隙 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
光子局域 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
第二章 一光子晶体与多光学膜比 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8
第三章 一光子晶体的用 (以窄波器例，明其工作原理和特性 )
第一章 一维光子晶体的观点，结构和特性
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《物理光学》课程设计 ——一维光子晶体的特性研究
光子晶体是指具有光子带隙（ PhotonicBand-Gap,简称为PBG）特性的人造周期性电介质
结构，有时也称为 PBG光子晶体结构。
光子晶体的观点
光子晶体的观点是1987年Yablonovieth和John分别在议论周期性电介质结构对材料中光流传行为的影响时，各自独立地提出的。这种材料有一个显著的特点，即它可以如人所
愿地控制光子的行为，是可以广泛应用于光电集成、光子集成、光通讯、微波通讯、空间光电技术以及国防科技等现代高新技术的一种新材料，也是为相关学科发展和高新技术打破带来新时机的重点性基础材料。我们知道，在半导体材料中由于周期势场作用，电子会形成能带结构，带和带之间有带隙。电子波的能量如果落在带隙中，流传是被禁止的。光子的情况其实也特别近似。如果将具有不同介电常数的介质材料在空间按一定的周期排列，由于存在周期性，在其中流传的光波的色散曲线将成带状结构，带和带之间可能会出现近似半导体带隙的“光子带隙”(photonicbandgap)。频率落在带隙的光是被禁止流传的。如果只在一个方向具有周期结构，光子带隙只可能出现在这个方向上，如果存在三维的周期结构，就有可能出现全方位的光子带隙，落在带隙中的光在任何方向都被禁止流传。具有光子带隙的周期
性电介质结构称为光子晶体(photoniccrystal)。光子晶体即光子禁带材料，从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。
光子晶体的分类
按照组成光子晶体的介质排列方式的不同，可将其分为一维、二维和三维光子晶体，其空间结构如图1-1所示。
图1-1 光子晶