【摘 要】
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本文利用平面波展开法计算并分析了具有不同几何结构的二维光子晶体的能带结构,提出了用三级效应方法构造具有宽完全带隙二维光子晶体的新思路.
首先,我们介绍了平面波
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本文利用平面波展开法计算并分析了具有不同几何结构的二维光子晶体的能带结构,提出了用三级效应方法构造具有宽完全带隙二维光子晶体的新思路.
首先,我们介绍了平面波展开法,并利用该方法详细推导了二维光子晶体的能带结构的求解过程.
其次,通过分析不同结构的二维光子晶体的完全带隙发现光子晶体的晶格对称性、介质柱(或空气孔)和晶胞结构对完全带隙有不同程度的影响.在此基础上,我们提出了用三级效应方法构造宽完全带隙光子晶体的新思路:将光子晶体的几何结构划分为三种不同层次的子结构,根据其对完全带隙的影响程度,分别称为一级效应子结构、二级效应子结构和三级效应子结构,对各级子结构逐个优化可以有效的找到具有宽完全带隙的优化结构.研究发现,六边形晶格是最优化的一级效应子结构,圆柱是最优化的二级效应子结构,三级效应子结构比较复杂,没有唯一确定性,在三级效应子结构的优化方面还有足够的探索空间.
最后,作为三级效应方法的应用,我们用三级效应方法构造出了具有更宽完全光子带隙的二维光子晶体:在由圆形介质柱按六边形晶格排列的二维光子晶体的原胞中心加入适当尺寸的小介质柱组成的结构,这种结构具有最优化的一级和二级效应子结构,并且与前人所构造的类似结构相比,我们得到的这种结构具有更宽的完全光子带隙.我们还发现目前所报道的具有宽完全带隙的二维光子晶体都具有最优化的一级和二级效应子结构,其三级效应子结构的构造都是基于改变原胞对称性的考虑而得到.我们提出的三级效应的方法为构造具有宽完全光子带隙的二维光子晶体提供了新思路.
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