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二维声子晶体的波导及局域特性

作　者: 邓连智
导　师: 赵言诚
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 光学
关键词: 声子晶体 带隙 缺陷 异质结
分类号: O735
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


近年来，声子晶体的研究取得了很大的进步，它所体现出来的优越性在很多方面具有应用价值，如：降噪、频率控制、新型器件负反射等等。现在，各国专家学者都在攻坚声子晶体的理论实验研究，为声子晶体早日服务于人类提供强大的保障。针对二维声子晶体的波导及局域特性，本文主要工作如下：1、探讨了二维声子晶体的研究方法，并介绍了二维正方晶格的基本知识。利用Matlab编程，得到了能带结构，并对其进行研究分析，又研究了填充率对带隙结构的影响，表明带隙随着填充率的改变而变化，而且验证了填充率对带隙的影响是非线性的。最后研究了二维液/液体系的两种缺陷态：点缺陷和线缺陷。结果表明：点缺陷出现了一条局域模，它的出现与缺陷“原子”的边长有关，还与填充率的大小有关，可以通过改变“原子”边长和填充系数来调节局域模的频率。我们分析了f d取不同值时线缺陷声子晶体的能带情况，结果出现了一条传导模，传导模的变化范围为(0.3467—0.3858)(2C0/a)。2、在对两种基本缺陷研究的基础上，构造了二维三组元的点、线缺陷,并将所得到的结果与二组元进行了比较，结果表明：对于点缺陷，带隙出现了局域模，且出现在第一带隙中，而理想点缺陷出现在第二带隙，局域模频率明显降低。对于线缺陷，传导模频率随着填充率以及旋转角度的改变而变化，与二组元相比，传导模频率变化范围明显增大。在-45°<<45°时，频率以及带隙的变化是关于(01)方向对称的。当缺陷处散射子的填充系数很小时，散射子的旋转、形状对带隙中声波导没有影响。除此之外还讨论了不同密度和传播速度对带隙频率的影响，为发展新材料提供了理论依据。3、构造了三种异质结构模型。分别为：正方格子与三角格子圆形散射柱异质结构、二维三组元正方格子圆形散射柱异质结和二维三组元正方格子圆形与正方形散射柱异质结。结果表明：在三种原型异质结构就有传导模的存在，当发生横向或纵向移动时，带隙中的传导模数量、频率和位置都发生了变化，对于存在方柱晶格的异质结构，随着方柱的旋转，带隙中传导模的数量位置和频率也发生变化。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 声子晶体的发展环境  10-11
  1.2 声子晶体的研究成果  11-15
    1.2.1 基本知识介绍  11-12
    1.2.2 三类晶体的比较  12-13
    1.2.3 国内外的研究成果  13-15
  1.3 研究机理  15-16
  1.4 缺陷态的研究  16-17
  1.5 研究内容  17-19
第2章 平面波展开法  19-27
  2.1 波动方程  19-21
  2.2 液相声子晶体波动方程的展开  21-24
  2.3 算法的执行  24-26
    2.3.1 “原子”的结构因子  24-25
    2.3.2 平移特性  25
    2.3.3 执行步骤  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 理想液/液系统的能带结构及规律  27-36
  3.1 二维液/液系统声子晶体的研究方法  27-29
    3.1.1 带隙的研究方法  27
    3.1.2 材料的选择  27-28
    3.1.3 正方格子的晶格结构  28
    3.1.4 填充系数  28-29
  3.2 二维声子晶体带隙特性  29-31
    3.2.1 能带结构  29-30
    3.2.2 “原子”填充率对带隙的影响  30
    3.2.3 带隙分布图  30-31
  3.3 二维声子晶体缺陷态的研究  31-34
    3.3.1 点缺陷  31-33
    3.3.2 线缺陷  33-34
  3.4 小结  34-36
第4章 缺陷结构的传导及局域特性  36-44
  4.1 二维三组元点缺陷  36-38
  4.2 二维三组元线缺陷  38-43
    4.2.1 能带特征  39-41
    4.2.2 参数的影响  41-43
  4.3 小结  43-44
第5章 二维声子晶体异质结缺陷界面传导模研究  44-62
  5.1 正方格子与三角格子圆形散射柱异质结  44-50
    5.1.1 原型正方形晶格与原型三角形晶格的能带结构分布图  44-46
    5.1.2 原型异质结特性  46-47
    5.1.3 横向移动异质结特性  47-48
    5.1.4 纵向移动异质结特性  48-50
  5.2 二维三组元正方格子圆形散射柱异质结  50-53
    5.2.1 原异质结构特性  50-51
    5.2.2 横向移动异质结特性  51
    5.2.3 纵向移动异质结特性  51-53
    5.2.4 横、纵向共同作用异质结特性  53
  5.3 二维三组元正方格子圆形与正方形散射柱异质结  53-60
    5.3.1 原异质结构特性  54-55
    5.3.2 横向移动异质结特性  55-58
    5.3.3 纵向移动异质结特性  58-59
    5.3.4 横向、纵向共同移动异质结特性  59-60
  5.4 小结  60-62
结论及展望  62-63
参考文献  63-69
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  69-70
致谢  70

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中图分类: > 数理科学和化学 > 晶体学 > 晶体物理 > 晶体的声学性质
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