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基于等效介质理论研究手性光子结构

作　者: 练飞
导　师: 李俊庆
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学
关键词: 等效介质理论手性介质光子结构圆偏振模
分类号: O436
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 21次
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内容摘要

平面波展开法可用于计算周期性光子结构的光子带隙。已有研究表明,等效介质理论在处理不连续介质方面有很大优势。事实上,周期性排列的光子结构是不连续介质的一个特例。本文结合等效介质理论,给出了一种修正后的平面波展开法。该方法是在Maxwell旋度方程及手性本构关系的基础上,引入了等效介质理论的思想而得到的。该方法是平面波展开法的一种,其场量按Bloch形式展开,其电磁参量按等效介质形式展开。本文阐述了等效介质理论的一些理论基础,为了验证该计算方法的有效性,本文还将从以下三个方面进行论述。首先对光子晶体的带隙结构进行模拟。接着讨论电磁参数对光子晶体带隙的影响,介电参数将会影响光子带隙结构的分离,对于不同种类的手性光子晶体,其带隙结构分离的程度有大有小;取相同的介电参数值时,手性或非手性光子晶体Γ点处的能带线,其位置一致。手性光子晶体的左右旋圆偏振光,其带隙结构的位置及相对位置会受手性参数的影响。最后,本文将对光子晶体和光子带隙导光型手性光子晶体光纤的模场分布进行模拟,手性的引入使线偏振光模场分布的差异消失,取而代之的是左旋圆偏振和右旋圆偏振;对于低阶本征模而言,光强主要集中在纤芯区域,且其偏振成分较纯。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 等效介质理论及手性介质  8-11
    1.1.1 等效介质理论的发展状况  8-10
    1.1.2 手性介质  10-11
  1.2 手性光子晶体结构及其带隙的计算方法  11-13
    1.2.1 手性光子晶体结构  11-12
    1.2.2 光子带隙的计算方法  12-13
  1.3 本文的主要内容  13-14
第2章基于等效介质理论的计算方法  14-29
  2.1 手性介质的电磁参数的等效表达  14-15
  2.2 适于手性光子结构的改进的PWE  15-25
    2.2.1 手性光子结构的计算方法  15-22
    2.2.2 手性光子结构的另一种计算方法  22-25
  2.3 正方点阵光子晶体的带隙结构  25-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章手性光子结构的带隙及模式分布  29-55
  3.1 电磁参数对光子带隙的影响  29-43
    3.1.1 介电参数对光子晶体带隙的影响  30-31
    3.1.2 手性参数对手性光子晶体带隙的影响  31-36
    3.1.3 介电参数对手性光子晶体带隙的影响  36-43
  3.2 手性与手性结构内光场的作用  43-44
    3.2.1 传播常数对手性光子晶体带宽的影响  43-44
  3.3 正方点阵光子晶体模场及偏振的分布  44-50
    3.3.1 正方点阵排列的非手性光子晶体的模场及偏振分布  44-46
    3.3.2 正方点阵排列的手性光子晶体的模场及偏振的分布  46-50
  3.4 正方点阵排列的手性光子晶体光纤的模场及偏振的分布  50-54
  3.5 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-59
附录Α  59-62
附录Β  62-64
致谢  64

基于等效介质理论研究手性光子结构

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