含负折射材料一维手性光子结构的传输特性

论文摘要

负折射材料和手性材料作为新型的光电功能材料,以其独特的性质和潜在的应用价值,近年来引起人们越来越多的关注。但是对于分别由手性材料和负折射材料构成的光通讯器件的研究目前还不够充分。本论文主要利用传输矩阵的方法研究由负折射材料和手性材料组成的一维周期光子结构的传输特性,并着重分析光子禁带特征。利用传输矩阵理论重新验证了常规一维光子晶体的带隙特性;进一步介绍了含负折射材料的一维光子结构的禁带性质,分析了介质层数、介质层厚度、入射角度以及引入缺陷层对带隙结构的影响。利用相位匹配条件和边界条件计算了单色平面波斜入射负折射材料和手性介质组成的单界面的问题,并根据传输矩阵理论重点研究了含有负折射材料的一维手性光子结构的禁带性质,主要考虑了介质层数、介质层厚度、入射角等因素对禁带结构的影响;此外,还分析了正、负折射率介质作为缺陷层时禁带的性质,并比较了两种情况的差异。研究表明:负折射材料的作用是使光子结构的禁带加宽,而手性材料的作用是使原来简并在一起的左旋圆偏光和右旋圆偏振光的禁带分裂开来,手性参数越大分裂的程度也越大;而且禁带随着介质层数的增加而加深,随着入射角的增加而向波长减小的方向移动,禁带的缺陷模也随着缺陷层数的增加而增多。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 一维周期光子结构
• 1.2 负折射材料及其研究进展
• 1.3 负折射材料的基本性质及其实现方法
• 1.4 手性介质的概念和性质
• 1.5 手性材料的研究进展
• 1.6 论文的主要内容
• 第2章 含负折射材料一维光子结构的禁带性质
• 2.1 适用于负折射材料的菲涅尔定律
• 2.2 含负折射材料的单球折射面傍轴成像规律
• 2.3 含负折射材料的一维光子结构的传输矩阵
• 2.4 常规一维光子结构的禁带性质
• 2.4.1 结构模型和相关参数
• 2.4.2 无缺陷的常规一维光子结构的禁带性质
• 2.4.3 含缺陷层的常规一维光子结构的禁带性质
• 2.5 含负折射材料一维光子结构的禁带性质
• 2.5.1 无缺陷层的含负折射材料一维光子结构的禁带性质
• 2.5.2 带缺陷层的含负折射材料一维光子结构的禁带性质
• 2.6 本章小结
• 第3章 含负折射材料一维手性光子结构的禁带特性
• 3.1 光波在手性介质中的传播问题
• 3.1.1 手性介质的本构关系
• 3.1.2 手性介质中的波数
• 3.1.3 场方程的平面波解
• 3.1.4 手性介质的Snell 定律
• 3.2 手性介质与非手性介质的单界面问题
• 3.3 含负折射材料一维手性光子结构的传输矩阵
• 3.4 含负折射材料一维手性光子结构的禁带性质
• 3.4.1 结构模型和相关参数
• 3.4.2 一维手性光子结构的禁带特点
• 3.5 含负折射材料一维手性光子结构的带隙特点
• 3.5.1 无缺陷的含负折射材料一维手性光子结构的禁带特点
• 3.5.2 带缺陷的含负折射材料一维手性光子结构的禁带特点
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢