大带隙2维正方晶格光子晶体的优化设计

李爱萍; 王安全; 纪延俊

doi:10.3969/j.issn.1001-806.2012.04.018

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大带隙2维正方晶格光子晶体的优化设计

李爱萍 , 王安全 , 纪延俊

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引用本文:

Citation:

大带隙2维正方晶格光子晶体的优化设计

1.
滨州学院物理与电子科学系, 滨州256603;
2.
滨州学院理论物理研究所, 滨州256603

作者简介: 李爱萍(1982- ),女,硕士,讲师,主要从事光子晶体及光子晶体光纤方面的研究.E-mail:liaiping888@163.com.

中图分类号: O431.1

Optimal design of 2-D columnar photonic crystal with square lattice and large bandgap

1.
Department of Physics, Binzhou University, Binzhou 256603, China;
2.
Institute for Theoretical Physics, Binzhou University, Binzhou 256603, China
CLC number: O431.1

摘要: 为了研究2维正方晶格光子晶体的完全带隙特性,采用平面波展开方法模拟了两种结构2维光子晶体,在固定光子晶体周期常数a的前提下,研究了2维正方晶格光子晶体的完全禁带随柱半径和折射率的变化规律。结果表明,以空气为背景的锗介质柱组成的光子晶体,随着半径的增大,完全带隙宽度先增大后减小最后消失,填充比为38.3%时,同时增大介质柱的介电常数,在介质柱折射率为4.2处,完全带隙最大,带宽是0.02754(ωa/(2πc));以锗为背景的空气柱组成的光子晶体,光子禁带对应的无量纲频率随半径的增大而增大,填充比为48.3%时,同时增大背景介质的介电常数,出现多个完全带隙,在背景折射率为6.2处,完全禁带最大,带宽为0.02922(ωa/(2πc))。光子晶体带隙的频谱响应也表明了完全带隙的范围。这为大带隙2维正方晶格光子晶体的设计和制备提供了依据。
- 材料 /
- 2维光子晶体 /
- 平面波展开法 /
- 完全带隙
Abstract: In order to study the properties of the complete bandgap of 2-D columnar photonic crystal in square lattice,two types of 2-D photonic crystals were studied based on the plane wave expansion method.The dependence of the complete bandgap on the variation of column radius and the refractive index was studied for a fixed lattice constant.Results show that when the radius of dielectric rods increases,the width of the complete photonic bandgap of photonic crystal composed of Ge cylinders in air background firstly increased,then declined and disappeared at last.When the filling fraction was 38.3%,as the dielectric constant of dielectric rods increased,the obtained maximum complete photonic band gap was 0.02754(ωa/(2πc)) when the refractive index was 4.2.It was also found that the bandgap frequency increased when the radius of air rods in Ge background increased.When the filling fraction was 48.3%,as the dielectric constant increased in the background,three complete bandgaps could be found,and the width of the largest complete bandgap was 0.02922(ωa/(2πc)) when the background index was 6.2.The photonic band structure was also shown by the frequency analysis of TE/TM.These results provide theoretical instructions for 2-D square photonic crystals with big photonic bandgap.
- materials /
- 2-D photonic crystal /
- plane-wave expansion method /
- complete bandgap

[1]	YABLONOVITCH E.Inhibited spontaneous enission in solid-state physics and electronics[J].Physical Review,1987,58 (20):2059-2062.
[2]	JOHN S.Strong location of photons in certain disordered dielectric super-lattices[J].Physical Review Letters.1987.58(23):2486-2489.
[3]	ANDERSON C M,CLAPS K P.Large two dimersioanl photonic band gaps[J].Physical Review Letters,1996,77(14):2949.
[4]	KEE C S,KIM J E,PARK H Y.Absolute photonie band gap in a two dimensional square lattice of square dielectric rods in air[J].Phyical Review,1997,E56(6):R6291-6293.
[5]	JOANNAPOLOUS J D,MEADE R D,W1NN J N.Photonic crystalsmolding the flow of light[M].Princeton,USA:Princeton Univenrsity Press,2008:66-72.
[6]	LIANG L J.Propagation characteristic of 2-D triangular lattice photonic crystal in THz range[J].Chinese Journal of Luminescence,2009,30(1):35-39(in Chinese).
[7]	CHEN S,WANG W B,LIANG J Q,et al.Two-dimensional square photonic crystal microavities[J].Chinese Journal of Liuminescence,2007,28(1):7-11(in Chinese).
[8]	CHENG X P,CAO Q X.Study of complete bandgap of two-dimensional columnar photonic crystals[J].Acta Physica Sinica,2008,57(5):3249-3253(in Chinese).
[9]	FENG Sh,YANG Y P,WANG Y Q.Absolute photonie band gap of the two-dimensional hollow-dielectric triangular-lattice photonic crystals[J].Acta Optica Sinica,2010,30(4):1173-1177(in Chinese).
[10]	LIU G Y,NING Y Q,ZHANG L S,et al.Two dimension photonic crystal complete bandgap[J].Chinese Journal of Liumineseence,2011.32(2):169-173(in Chinese).
[11]	YANG Y B,WANG Sh F,LI X J,et al.Band gap characteristics of two dimensional photonic crystals made of a triangular lattice of dielectric rods[J].Acta Physica Sinica,2010,59 (7):5073-5077 (in Chinese).
[12]	HO K M,CHANC T,SOUKOULIS C M.Existence of a photonic gap in periodic dielectric structures[J].Physical Review Letters,1990.65(25):3152-3155.

[1]	刘军 , 闫珂柱 , 赵永林 , 李开才 . 2维复式正方晶格结构的完全带隙研究. 激光技术, 2010, 34(5): 653-656. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.021
[2]	李开才 , 闫珂柱 . 2维各向异性正方介质柱的带隙研究. 激光技术, 2010, 34(2): 243-246. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.027
[3]	詹仪 . 木堆结构光子晶体最佳参量的理论分析. 激光技术, 2009, 33(4): 391-392,396. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.016
[4]	汤炳书 , 沈廷根 , 王刚 . 面心立方3维光子晶体带隙数值研究. 激光技术, 2010, 34(1): 75-77. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.021
[5]	梁兰菊 . 太赫兹波在光子晶体中的传输特性. 激光技术, 2009, 33(1): 36-38.
[6]	阿不都热苏力 , 阿不都热西提 , 帕孜来提 , 帕尔哈提 , 米吉提 . 平面波展开法在质量分数测量上的应用研究. 激光技术, 2014, 38(1): 65-69. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.01.014
[7]	齐俊璇 , 文双春 . 含正负材料的一维光子晶体的光学特性研究. 激光技术, 2006, 30(5): 504-506.
[8]	章海锋 . 3维函数光子晶体的特性研究. 激光技术, 2018, 42(3): 318-324. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.03.006
[9]	许江勇 , 苏安 , 周丽萍 , 高英俊 , 谭福奎 , 唐秀福 . 左右手材料光子晶体的双重光学滤波功能. 激光技术, 2018, 42(4): 550-555. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.022
[10]	刘启能 . 1维光子晶体中TM波的传输公式及其辨析. 激光技术, 2014, 38(3): 325-329. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.009
[11]	李雷 , 肖峻 , 张芬 , 陶宁 . 一种光子晶体开放腔的特性研究. 激光技术, 2011, 35(3): 312-314,411. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.03.007
[12]	王润轩 . 色散补偿双芯光子晶体光纤的数值研究. 激光技术, 2008, 32(6): 576-578,589.
[13]	刘文楷 , 孙耀 , 董小伟 . 复合结构光子晶体耦合腔波导慢光特性研究. 激光技术, 2017, 41(4): 591-595. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.027
[14]	张志新 , 肖峻 . 1维光子晶体的能带结构分析. 激光技术, 2015, 39(4): 525-527. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.04.021
[15]	荣垂才 , 闫珂柱 , 谢应茂 . 二维光子晶体中场的分布. 激光技术, 2008, 32(1): 75-76,79.
[16]	熊翠秀 , 蒋练军 , 王景艳 . 正负折射率含缺陷1维光子晶体多通道滤波器. 激光技术, 2014, 38(4): 475-479. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.04.009
[17]	范俊 , 方云团 . 消逝波在普通介质1维光子晶体中的传输. 激光技术, 2010, 34(5): 676-678. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.027
[18]	章海锋 , 郑建平 , 杨国华 . 1维时变磁化等离子体光子晶体的密温特性. 激光技术, 2011, 35(1): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.021
[19]	张芬 , 肖峻 , 谢康 . 对称和非对称结构1维光子晶体的滤波特性. 激光技术, 2010, 34(4): 486-488,492. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.04.015
[20]	胡莉 , 张利沙 . 1维掺杂光子晶体宽窄双重滤波器的理论研究. 激光技术, 2010, 34(3): 429-432. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.040

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大带隙2维正方晶格光子晶体的优化设计

作者简介: 李爱萍(1982- ),女,硕士,讲师,主要从事光子晶体及光子晶体光纤方面的研究.E-mail:liaiping888@163.com

1. 滨州学院物理与电子科学系, 滨州256603;
2. 滨州学院理论物理研究所, 滨州256603

收稿日期: 2011-11-21
录用日期: 2011-12-05
网络出版日期: 2012-07-25

关键词:

摘要: 为了研究2维正方晶格光子晶体的完全带隙特性,采用平面波展开方法模拟了两种结构2维光子晶体,在固定光子晶体周期常数a的前提下,研究了2维正方晶格光子晶体的完全禁带随柱半径和折射率的变化规律。结果表明,以空气为背景的锗介质柱组成的光子晶体,随着半径的增大,完全带隙宽度先增大后减小最后消失,填充比为38.3%时,同时增大介质柱的介电常数,在介质柱折射率为4.2处,完全带隙最大,带宽是0.02754(ωa/(2πc));以锗为背景的空气柱组成的光子晶体,光子禁带对应的无量纲频率随半径的增大而增大,填充比为48.3%时,同时增大背景介质的介电常数,出现多个完全带隙,在背景折射率为6.2处,完全禁带最大,带宽为0.02922(ωa/(2πc))。光子晶体带隙的频谱响应也表明了完全带隙的范围。这为大带隙2维正方晶格光子晶体的设计和制备提供了依据。