二維光子晶體導波特性及其應用研究.pdf

1、光子晶體在微波頻段又稱為電磁帶隙材料，它是一種介電常數(shù)在空間結構上呈周期性排列的新型電磁材料，它獨有的電磁帶隙特性使得它在現(xiàn)在、未來通信系統(tǒng)中有著廣闊的應用前景，是目前研究的熱點。本文通過平面波展開法和時域有限差分法對二維光子晶體導波特性及其應用作了研究分析，得出了一些有意義的結論。
　　 論文首先在熟悉和掌握麥克斯韋方程理論、Floquet定理及平面波展開法的基礎上，分析和研究了波在按二維正方形、三角形結構周期排列的光子晶體（

2、或電磁帶隙材料）中的傳播特性，計算得出了二維完整光子晶體的TE模和TM模電磁帶隙曲線圖，并且詳細分析和研究了二維光子晶體單元排列寬度、電磁材料介電常數(shù)、背景材料介電常數(shù)、介質柱填充率等參數(shù)變化對電磁帶隙寬度及帶隙中心頻率的影響規(guī)律，以及通帶、阻帶分布規(guī)律。結論、結果基本正確，具有應用意義。
　　 其次，論文設計了幾種具有應用意義的二維光子晶體缺陷模型，通過時域有限差分算法(FDTD)結合完全匹配層吸收邊界(PML)對這幾種模型的

3、波傳播特性進行了分析和研究，得出了一些有意義的結論和設計方案。第一，針對這幾種模型，運用FDTD進行了仿真模擬，詳細計算了電磁波在幾種缺陷模型中的傳播特性：反射率和透射率。結論與平面波展開法的計算結果一致，也與當今一些文獻研究結論相吻合。第二，運用FDTD方法對幾種典型器件微腔、耦合器和分頻器中波的傳播特性進行了仿真和計算。研究表明，光子晶體的缺陷結構對波的傳播具有導引作用，在微波集成電路等相關領域具有廣泛應用價值。具體地，在電磁阻帶內