近零折射率材料相位特性及应用
发布时间：2019-07-26 13:00
【摘要】：采用时域有限差分(FDTD)方法研究了二维六边形排列结构的光子晶体近零折射率材料的相位特性,提出利用电场相位的空间频谱计算等效折射率的新方法,该方法可直观地反映电场相位的变化,解释了负折射的传播机理。利用该方法分析了横磁(TM)模波长和温度对等效折射率的影响。
【图文】：
８ａ（ａ为晶格常数，此处ａ＝１μｍ）。图１（ｂ）所示为三角晶格光子晶体结构。图１二维光子晶体结构。（ａ）介质柱六边形排列结构；（ｂ）三角晶格光子晶体结构Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２Ｄｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ．（ａ）Ｈｅｘａｇｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒ；（ｂ）ｔｒｉａｎｇｕｌａｒｌａｔｔｉｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ波导宽度为０．３８ａ时的光子晶体ＴＭ模如图２所示，其中ＴＭ模的磁场方向垂直于ｘ轴与ｚ轴构成的平面，即平行于ｙ轴，坐标系如图１（ｂ）所示。从图２可以看到，在Γ点（波矢大小ｋ＝０）得到狄拉克锥，入射光在狄拉克锥处的归一化频率ｆ＝０．６ａ／λ，光子晶体可视为零折射率材料，其中λ为介质中的光波长。图２光子晶体能带图Ｆｉｇ．２Ｂａｎｄｄｉａｇｒａｍｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ３光子晶体等效折射率的计算光子晶体的等效折射率ｎｅｆｆ一般通过折射定律ｎｅｆｆ＝ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２来计算，其中θ１为入射角，θ２为出射角。或者根据等频图计算等效折射率，波矢大小ｋ和归一化频率ｆ的计算公式为ｋ＝ωｃ·ｎｅｆｆ，（１）ｆ＝ωａ２πｃ，（２）式中ω为角频率，ｃ为光速。由（１）、（２）式可得等效折射率ｎｅｆｆ为ｎｅｆｆ＝ｋ·ａ２πｆ，，（３）式中波矢大小ｋ＝ｋ２ｘ＋ｋ２ｙ＋ｋ２i幔渲校耄ⅲ耄ⅲ耄直鹞ㄊ冈
本文编号：2519567
【图文】：
８ａ（ａ为晶格常数，此处ａ＝１μｍ）。图１（ｂ）所示为三角晶格光子晶体结构。图１二维光子晶体结构。（ａ）介质柱六边形排列结构；（ｂ）三角晶格光子晶体结构Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２Ｄｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ．（ａ）Ｈｅｘａｇｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒ；（ｂ）ｔｒｉａｎｇｕｌａｒｌａｔｔｉｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ波导宽度为０．３８ａ时的光子晶体ＴＭ模如图２所示，其中ＴＭ模的磁场方向垂直于ｘ轴与ｚ轴构成的平面，即平行于ｙ轴，坐标系如图１（ｂ）所示。从图２可以看到，在Γ点（波矢大小ｋ＝０）得到狄拉克锥，入射光在狄拉克锥处的归一化频率ｆ＝０．６ａ／λ，光子晶体可视为零折射率材料，其中λ为介质中的光波长。图２光子晶体能带图Ｆｉｇ．２Ｂａｎｄｄｉａｇｒａｍｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ３光子晶体等效折射率的计算光子晶体的等效折射率ｎｅｆｆ一般通过折射定律ｎｅｆｆ＝ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２来计算，其中θ１为入射角，θ２为出射角。或者根据等频图计算等效折射率，波矢大小ｋ和归一化频率ｆ的计算公式为ｋ＝ωｃ·ｎｅｆｆ，（１）ｆ＝ωａ２πｃ，（２）式中ω为角频率，ｃ为光速。由（１）、（２）式可得等效折射率ｎｅｆｆ为ｎｅｆｆ＝ｋ·ａ２πｆ，，（３）式中波矢大小ｋ＝ｋ２ｘ＋ｋ２ｙ＋ｋ２i幔渲校耄ⅲ耄ⅲ耄直鹞ㄊ冈
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