非周期光子晶体特性的研究

来源 :中国科学院物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:magicylt
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光子晶体是近十几年来发展起来的一个新兴领域,它为有效控制光的传播和光通讯展现了广阔的前景.除对周期性的光子晶体广泛的研究外,寻找具有光子带隙的新结构成为目前这一领域的热点之一.非周期的光子晶体和周期性光子晶体相比有很多特征.该文对非周期的光子晶体的局域模、态密度及光在非周期光子晶体内的传输进行了系统的研究.由于准晶光子晶体中处于不同位置的散射体周边的环境不同,它们被移去形成的缺陷将支持不同的缺陷模,我们首先研究了准晶光子晶体缺陷模的多样性和它们之间的耦合.同时,准晶光子晶体有很高的对称性,其缺陷模的模式是多种多样的.入射光和缺陷模的对称性的不匹配导致准晶光子晶体中的非耦合缺陷模.态密度是研究光子晶体非常有效的方法.利用格林函数和多重散射,研究了准晶光子晶体和非晶光子晶体的局域态密度和全态密度分布的特点.揭示了光在准晶光子晶体和非晶光子晶体中传播的特性,同时也进一步理解了非周期半导体的一些特性.准晶光子晶体由于不具备平移对称性,因此相对于周期性的光子晶体,准晶光子晶体是一种无序系统.因此,在无缺陷准晶光子晶体中出现了局域模.我们系统的分析了准晶光子晶体的结构特点,用无序和自相似的竞争解释了在十二重准晶光子晶体出现局域模的原因.周期性的光子晶体具有很好的光子带隙,当引入无序时,光子晶体的带隙质量变坏.无序较小时,光子晶体还具有某些周期性光子晶体的特征.当无序很大时,光子晶体变为非晶光子材料.我们研究了光子晶体中无序和传输特性的关系及散射体的分布与传输特性的关系,讨论了光子晶体由无序引起的从周期性和准周期性光子晶体向非晶光子晶体的结构相变.另外,我们构建了分形结构的光子晶体.简单图形分形结构的光子晶体和复合图形的分形结构的光子晶体的透过谱都显示了带隙结构.这就近一步证明短程有序是光子晶体具有带隙的很重要的因素.
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