光子晶體禁帶特性課件

含缺陷一維光子晶體禁帶特性一維光子晶體的折射率的變化是具有嚴(yán)格周期性的，它由兩種或兩種以上的介質(zhì)層交替排列而成，形成了一定的周期性。正是這種周期性，使光子晶體出現(xiàn)了禁帶。如果光的頻率處于禁帶頻率范圍內(nèi)，當(dāng)光通過光子晶體時(shí)會(huì)被禁止傳播.如果在光子晶體中引入缺陷，禁帶會(huì)發(fā)生什么樣的變化?替代型缺陷的一維光子晶體摻雜型缺陷的一維光子晶體單缺陷一維光子晶體一維光子晶體中引入單缺陷層abab含缺陷一維光子晶體禁帶特性一維光子晶體的折射率的變化是具有嚴(yán)替代型單層缺陷c替代b層a層折射率大于b層折射率na=2.28，nb=1.28，nc=1.7N=15，中心波長(zhǎng)600nm，na.ha=nb.hb=中心波長(zhǎng)/4,nc.hc=中心波長(zhǎng)/6。無缺陷含單層缺陷光子禁帶中間出現(xiàn)了一條狹窄的分裂帶，把禁帶一分為二。這條分裂帶的出現(xiàn)是由單層缺陷引起的，我們稱這條分裂帶為缺陷模，其底部所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為701.4nm，反射率為0.53。abc光子局域?qū)τ趩螌尤毕輈，可以改變的參數(shù)有折射率、厚度和所處的位置。如果改變c層的參數(shù)，對(duì)一維光子晶體的禁帶有什么樣的影響？對(duì)缺陷模又有什么樣的影響？替單層缺陷c替代b層a層折射率大于b層折射率無缺陷含單層缺陷缺陷層所處位置對(duì)光子禁帶的影響abc…N=15c的位置可位于N’1-15單元的任一位置。n1=2.28,n2=1.28,n3=1.7,λ0=600nm,n1h1=n2h2=λ0/4N’=2N’=5N’=7N’=9隨著缺陷層c逐漸從左向右移動(dòng)，缺陷模呈現(xiàn)出“從無到有再到無，從小到大再到小”的規(guī)律。缺陷層所處位置對(duì)光子禁帶的影響abc…N=15c的位置可位于解釋:不同位置的缺陷層對(duì)一維光子晶體周期性結(jié)構(gòu)完整性的破壞程度不同，在中間位置的缺陷層對(duì)光子晶體的結(jié)構(gòu)完整性破壞最大，因而產(chǎn)生的缺陷模最大。那些稍偏的位置對(duì)光子晶體完整性破壞比較小，有的位置基本沒有影響，甚至不會(huì)出現(xiàn)缺陷模。綜上所述，當(dāng)N’取值為位于一維光子晶體中間位置時(shí)，缺陷模最大;反之，當(dāng)N’取值為位于兩端位置時(shí)，缺陷模比較小，甚至不存在缺陷模。另外，無論N‘怎樣取值，基本不影響缺陷模的位置和禁帶寬度。解釋:不同位置的缺陷層對(duì)一維光子晶體周期性結(jié)構(gòu)完整性的破壞程缺陷層折射率對(duì)光子禁帶的影響改變n3的大小n3=1.4n3=2.8n3=2.4禁帶中存在缺陷模缺陷模1向右移動(dòng)，并且禁帶左側(cè)有出現(xiàn)新缺陷模的跡象缺陷模1繼續(xù)向右移動(dòng)，而新出現(xiàn)的缺陷模2也隨之向右移動(dòng)。出現(xiàn)兩個(gè)缺陷模共存的現(xiàn)象，即只引入一個(gè)缺陷層，也能使禁帶中出現(xiàn)兩個(gè)缺陷模。缺陷層折射率對(duì)光子禁帶的影響改變n3的大小n3=1.4n3=隨著n3增大，缺陷模向長(zhǎng)波方向漂移，每個(gè)缺陷模都有產(chǎn)生、移動(dòng)和消失的過程適當(dāng)調(diào)節(jié)缺陷層c的折射率，可以使單缺陷一維光子晶體的禁帶中同時(shí)存在兩個(gè)，甚至更多缺陷模。隨著n3增大，缺陷層光學(xué)厚度對(duì)光子禁帶的影響改變h3缺陷模隨h3增大而向長(zhǎng)波方缺陷模從出現(xiàn)到消失，發(fā)生在某一段波長(zhǎng)范圍之內(nèi)，缺陷模有一個(gè)存在范圍。h3逐漸變厚缺陷層光學(xué)厚度對(duì)光子禁帶的影響改變h3缺陷模隨h3增大而向長(zhǎng)通過改變?nèi)毕輰庸鈱W(xué)厚度n3h3，可以使禁帶中同時(shí)存在兩個(gè)缺陷模，這說明不需要引入多個(gè)缺陷層，可以通過改變?nèi)毕輰拥膮?shù)使禁帶中出現(xiàn)多個(gè)缺陷模。引入單層缺陷后的一維光子晶體可以近似看作諧振腔，根據(jù)諧振腔的理論可知，諧振模的波長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)缺陷模波長(zhǎng))與中間介質(zhì)(對(duì)應(yīng)缺陷層)的光學(xué)厚度成正比關(guān)系。通過改變?nèi)毕輰庸鈱W(xué)厚度n3h3，可以使禁帶中同時(shí)存在兩個(gè)缺陷一維光子晶體禁帶的展寬一種特殊結(jié)構(gòu)的一維光子晶體一維光子晶體一般都具有周期性結(jié)構(gòu)，并且同種材料的介質(zhì)層厚度、折射率等參數(shù)都相同，稱之為普通結(jié)構(gòu)一維光子晶體。…A3,B3,C3,D3,E3ABC單元中兩介質(zhì)層的光學(xué)厚度均為λ0/4A、B、D和E中介質(zhì)層光學(xué)厚度分別為單元C對(duì)應(yīng)的0.8、0.9、1.1和1.2倍一維光子晶體禁帶的展寬一種特殊結(jié)構(gòu)的一維光子晶體一維光子晶體普通光子晶體特殊光子晶體普通光子晶體特殊光子晶體一維光子晶體的串聯(lián)把兩個(gè)或以上一維光子晶體串聯(lián)起來，形成新的一維光子晶體結(jié)構(gòu).單個(gè)光子晶體串聯(lián)的光子晶體為了得到連續(xù)的寬禁帶，兩個(gè)串聯(lián)的一維光子晶體禁帶范圍需要有重疊的部分。一維光子晶體的串聯(lián)把兩個(gè)或以上一維光子晶體串聯(lián)起來，形成新的光子晶體禁帶特性課件光子晶體禁帶特性課件光子晶體禁帶特性課件光子晶體禁帶特性課件光子晶體禁帶特性課件光子晶體禁帶特性課件光子晶體禁帶特性課件含缺陷一維光子晶體禁帶特性一維光子晶體的折射率的變化是具有嚴(yán)格周期性的，它由兩種或兩種以上的介質(zhì)層交替排列而成，形成了一定的周期性。正是這種周期性，使光子晶體出現(xiàn)了禁帶。如果光的頻率處于禁帶頻率范圍內(nèi)，當(dāng)光通過光子晶體時(shí)會(huì)被禁止傳播.如果在光子晶體中引入缺陷，禁帶會(huì)發(fā)生什么樣的變化?替代型缺陷的一維光子晶體摻雜型缺陷的一維光子晶體單缺陷一維光子晶體一維光子晶體中引入單缺陷層abab含缺陷一維光子晶體禁帶特性一維光子晶體的折射率的變化是具有嚴(yán)替代型單層缺陷c替代b層a層折射率大于b層折射率na=2.28，nb=1.28，nc=1.7N=15，中心波長(zhǎng)600nm，na.ha=nb.hb=中心波長(zhǎng)/4,nc.hc=中心波長(zhǎng)/6。無缺陷含單層缺陷光子禁帶中間出現(xiàn)了一條狹窄的分裂帶，把禁帶一分為二。這條分裂帶的出現(xiàn)是由單層缺陷引起的，我們稱這條分裂帶為缺陷模，其底部所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為701.4nm，反射率為0.53。abc光子局域?qū)τ趩螌尤毕輈，可以改變的參數(shù)有折射率、厚度和所處的位置。如果改變c層的參數(shù)，對(duì)一維光子晶體的禁帶有什么樣的影響？對(duì)缺陷模又有什么樣的影響？替單層缺陷c替代b層a層折射率大于b層折射率無缺陷含單層缺陷缺陷層所處位置對(duì)光子禁帶的影響abc…N=15c的位置可位于N’1-15單元的任一位置。n1=2.28,n2=1.28,n3=1.7,λ0=600nm,n1h1=n2h2=λ0/4N’=2N’=5N’=7N’=9隨著缺陷層c逐漸從左向右移動(dòng)，缺陷模呈現(xiàn)出“從無到有再到無，從小到大再到小”的規(guī)律。缺陷層所處位置對(duì)光子禁帶的影響abc…N=15c的位置可位于解釋:不同位置的缺陷層對(duì)一維光子晶體周期性結(jié)構(gòu)完整性的破壞程度不同，在中間位置的缺陷層對(duì)光子晶體的結(jié)構(gòu)完整性破壞最大，因而產(chǎn)生的缺陷模最大。那些稍偏的位置對(duì)光子晶體完整性破壞比較小，有的位置基本沒有影響，甚至不會(huì)出現(xiàn)缺陷模。綜上所述，當(dāng)N’取值為位于一維光子晶體中間位置時(shí)，缺陷模最大;反之，當(dāng)N’取值為位于兩端位置時(shí)，缺陷模比較小，甚至不存在缺陷模。另外，無論N‘怎樣取值，基本不影響缺陷模的位置和禁帶寬度。解釋:不同位置的缺陷層對(duì)一維光子晶體周期性結(jié)構(gòu)完整性的破壞程缺陷層折射率對(duì)光子禁帶的影響改變n3的大小n3=1.4n3=2.8n3=2.4禁帶中存在缺陷模缺陷模1向右移動(dòng)，并且禁帶左側(cè)有出現(xiàn)新缺陷模的跡象缺陷模1繼續(xù)向右移動(dòng)，而新出現(xiàn)的缺陷模2也隨之向右移動(dòng)。出現(xiàn)兩個(gè)缺陷模共存的現(xiàn)象，即只引入一個(gè)缺陷層，也能使禁帶中出現(xiàn)兩個(gè)缺陷模。缺陷層折射率對(duì)光子禁帶的影響改變n3的大小n3=1.4n3=隨著n3增大，缺陷模向長(zhǎng)波方向漂移，每個(gè)缺陷模都有產(chǎn)生、移動(dòng)和消失的過程適當(dāng)調(diào)節(jié)缺陷層c的折射率，可以使單缺陷一維光子晶體的禁帶中同時(shí)存在兩個(gè)，甚至更多缺陷模。隨著n3增大，缺陷層光學(xué)厚度對(duì)光子禁帶的影響改變h3缺陷模隨h3增大而向長(zhǎng)波方缺陷模從出現(xiàn)到消失，發(fā)生在某一段波長(zhǎng)范圍之內(nèi)，缺陷模有一個(gè)存在范圍。h3逐漸變厚缺陷層光學(xué)厚度對(duì)光子禁帶的影響改變h3缺陷模隨h3增大而向長(zhǎng)通過改變?nèi)毕輰庸鈱W(xué)厚度n3h3，可以使禁帶中同時(shí)存在兩個(gè)缺陷模，這說明不需要引入多個(gè)缺陷層，可以通過改變?nèi)毕輰拥膮?shù)使禁帶中出現(xiàn)多個(gè)缺陷模。引入單層缺陷后的一維光子晶體可以近似看作諧振腔，根據(jù)諧振腔的理論可知，諧振模的波長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)缺陷模波長(zhǎng))與中間介質(zhì)(對(duì)應(yīng)缺陷層)的光學(xué)厚度成正比關(guān)系。通過改變?nèi)毕輰庸鈱W(xué)厚度n3h3，可以使禁帶中同時(shí)存在兩個(gè)缺陷一維光子晶體禁帶的展寬一種特殊結(jié)構(gòu)的一維光子晶體一維光子晶體一般都具有周期性結(jié)構(gòu)，并且同種材料的介質(zhì)層厚度、折射率等參數(shù)都相同，稱之為普通結(jié)構(gòu)一維光子晶體。…A3,B3,C3,D3,E3ABC單元中兩介質(zhì)層的光學(xué)厚度均為λ0/4A、B、D和E中介質(zhì)層光學(xué)厚度分別為單元C對(duì)應(yīng)的0.8、0.9、1.1和1.2倍一維光子晶體禁帶的展寬一種特殊結(jié)構(gòu)的一維光子晶體一維光子晶體普通光子晶體特殊光子晶體普通光子晶體特殊