【摘 要】
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光子禁带是光子晶体的最重要的特征,处于禁带范围内的光或电磁波在光子晶体中是被严格禁止传播的。利用这一特性,人们可以制作出光子晶体滤波器。本文采用时域有限差分(FDTD)
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光子禁带是光子晶体的最重要的特征,处于禁带范围内的光或电磁波在光子晶体中是被严格禁止传播的。利用这一特性,人们可以制作出光子晶体滤波器。本文采用时域有限差分(FDTD)法从理论上研究了影响TiO2光子晶体滤波器特性的各种设计参数。
一,首先了解了光子晶体的特性和研究现状,分析了不同研究方法在研究光子晶体时的优缺点,并选择使用了FDTD法模拟研究光子晶体,从而对FDTD法进行了较深入的学习研究。
二,设计了一个由TiO2和SiO2组成的(AB)MA结构一维光子晶体模型(A为TiO2,B为SiO2,M=8),并对光子晶体中传播的电磁场作了模拟和分析。结果表明:不通过掺杂的方法,只是改变光子晶体的结构参数也可在光子带隙中引入缺陷态,且缺陷态的中心波长和宽度随结构参数的改变而变化。从而可以设计出符合要求的宽带反射镜、超窄带滤波器等。
三,利用FDTD法模拟研究了掺杂对一维TiO2光子晶体光子带隙的影响。研究发现,随着缺陷层两侧周期数的改变,TiO2光子晶体的光子带隙宽度及出现的缺陷峰透射率都发生了较大改变。当用不同材料作缺陷层时,在光子晶体的光子带隙中都产生了缺陷峰,但是没有影响光子带隙的宽度和深度,当缺陷层折射率变大时,缺陷峰的位置向高频端移动,透射率变小。当缺陷层为同一介质时,材料的光学厚度变化对缺陷态的影响较大,当光学厚度变大时,缺陷峰中心波长发生红移。该问题的探讨对于新型红外激光器、发光二极管和红外光滤波器等器件的制备具有一定的参考价值。
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