基于介質手性的光子晶體傳輸特性研究.pdf

1、光子晶體作為一種具有優(yōu)良性質的人造光子學器件,在光通信等領域有著美好的應用前景,近年來引起人們廣泛的重視。而介質手性和結構手性材料因其獨特的光學特性也是國際上的研究熱點之一,特別是手性光子學器件的研究更是方興未艾。本文基于偽譜時域(pseudospectral time-domain,PSTD)法和平面波展開法研究一維和二維手性光子晶體的傳輸特性。首先,對于光子晶體和光學手性的研究現(xiàn)狀進行綜述,論述課題背景及意義。概念上對光學手性進行分

2、類,簡明闡述介質手性和結構手性的定義與發(fā)展狀況。為了將常用的一些計算光子晶體的數值方法應用到手性光子晶體中,我們詳細研究雙各向同性手性介質的本構方程。由于在手性介質中,本征模式是左旋和右旋圓偏振光,故基于左右圓偏振光的分解方式,推導適合于BI-PSTD方法的手性離散方程,并描述手性平面波展開法。利用BI-PSTD算法研究一維手性光子晶體的帶隙結構。通過仿真,針對不同層數情況下的線性手性光子晶體,展示相對于非手性情況的帶隙分裂現(xiàn)象。由于在

3、此類光子晶體的邊帶處存在旁瓣,嘗試使用不同的包絡函數對其進行壓制,并探索使高頻和低頻邊帶同時切趾的方法。我們還討論引入手性和切趾后,光場在光子晶體中的分布變化。基于平面波展開法,詳細的討論二維手性光子晶體的帶隙結構。由于基底與填充物可以是手性的也可以是非手性的,有不同的手性光子晶體組合。相應地分別計算正方、三角和蜂窩格子下的左右旋圓偏振光的帶隙結構。并詳細討論手性參數對帶隙分離和完全禁帶的影響。最后,我們研究一維手性光子晶體中的雙穩(wěn)行為