基于低折射率材料完全带隙光子晶体结构设计

发布时间：2021-06-23 10:27

　　通过降低正方晶格晶格结构对称性,采用晶格结构以及散射子结构简单的矩形晶格介质圆柱二维光子晶体,实现低折射率条件下完全带隙的获得.基于平面波展开法研究光子晶体完全带隙特性,研究表明:对于介质柱型二维光子晶体,无论矩形晶格还是正方晶格,都偏向于TM带隙的形成,但是晶格结构对称性的降低使得矩形晶格更益于TE带隙的形成,TE带隙宽度和数目的增加,使得矩形晶格介质柱型二维光子晶体可以实现低折射率条件下完全带隙的获得:当介质折射率大于2.0时,即可通过调节光子晶体结构参数获得完全带隙. 

【文章来源】：云南大学学报(自然科学版). 2020,42(01)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

介质柱型二维光子晶体结构示意图Fig.1Schematicdiagramsoftwo-dimensionalphotoniccrystalofcirculardielectricrodsinanairbackground

可以解释相较于正方晶格结构，矩形晶格结构具有获得完全带隙优势的物理原因：虽然无论正方晶格还是矩形晶格，都偏向于TM带隙的形成，但是相较于正方晶格，晶格结构对称性的降低使得矩形晶格更有益于TE带隙的形成，TE带隙数目和宽度的增加使得矩形晶格结构可以实现低折射率条件下完全带隙获得.对于矩形晶格介质柱型二维光子晶体，当介质折射率大于2.0，即可通过调节光子晶体结构参数获得完全带隙.当介质折射率在2.0～5.0之间取值时，通过调节结构参数，其所能获得的完全带隙宽度最大值以及所对应的光子晶体结构参数如表1所示.2结论本论文通过降低正方晶格结构对称性，采用晶格结构和散射子形状简单的矩形晶格介质柱型二维光子晶体实现低折射率条件下完全带隙的获得.图6介质折射率n=3.8，矩形晶格原胞长宽比b/a取不同值时，矩形晶格结构完全带隙宽度ω随介质柱归一化半径r/a变化情况Fig.6Thewidthofthecompletephotonicbandgapωasafunctionoftherodradiusr/afortherectangularlatticestructurewhentherefractiveindexistakentobe3.8andtheaspectratiob/aoftheprimitivecelloftherectangularlatticeistakentobedifferentvalue图7矩形晶格与正方晶格结构完全带隙宽度ω最大值随介质折射率变化情况ωFig.7Themaximumwidthofthecompletephotonicbandgapasafunctionoftherefractiveindexfortherectangularandsquarelatticestructure132云南大学学报（自然科学版）http://www.yndxxb.ynu.edu.cn第42卷

【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced complete photonic bandgap in a moderate refractive index contrast chalcogenide-air system with connected-annular-rods photonic crystals[J]. JIN HOU,CHUNYONG YANG,XIAOHANG LI,ZHENZHOU CAO,SHAOPING CHEN.  Photonics Research. 2018(04)
[2]空气环型二维光子晶体完全带隙特性研究[J]. 刘会,刘丹,赵恒,高义华.  物理学报. 2013(19)
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本文编号：3244770