摘要： 光子晶体是介电常数在空间呈周期性排列的晶体结构。单从结构上，光子晶体就可以分为一维、二维和三维的。和半导体中引入缺陷来实现控制电子的传输一样，在光子晶体中也可以引入点缺陷即微腔和线缺陷即所谓的波导来有效控制光波的传输。本文使用时域有限差分方法来研究金属光子晶体波导的透过谱和场分布，并通过改变波导出射端界面上柱子的大小位置等来实现定向辐射。

关键词：光子晶体； 金属光子晶体； 时域有限差分方法

目录

摘要

Abstract

1 绪论-7

1.1、光子晶体概述-7

1.1.1、光子晶体简介-7

1.1.2、光子晶体历史及其意义-7

图1 光子禁带示意图-8

1.1.3、光子晶体结构-8

1.1.4、光子晶体性质-9

1.1.5、光子晶体应用-9

1.1.6、光子晶体发展现状-10

1.2、金属光子晶体-10

1.2.1、金属光子晶体性质-10

1.2.2、金属光子晶体波导定向辐射的研究现状-10

1.2.3、关于金属光子晶体波导定向辐射特性的研究方向和基本内容-13

2、时域有限差分法原理及其公式-13

2.1、时域有限差分法概述-13

2.2、时域有限差分法原理及其公式-14

f(x,y,z,t)=f(i△x，j△y，k△z，n△t)=fn（i,j,k）      (6)-16

2.3、关于ADE-FDTD算法-16

3、FDTD在光子晶体中的研究-16

3.1、计算模型-16

3.2、不同金属的光子晶体透过谱和波导的透过谱-18

3.2.1、Ag光子晶体透过谱和波导的透过谱-18

3.2.2、Al介质光子晶体透过谱和波导透过谱-19

3.3、金属光子晶体波导的定向辐射-20

3.3.1、金属光子晶体波导定向辐射的计算模型-20

3.3.2、Ag光子晶体波导的定向辐射-20

3.4、提高金属光子晶体波导的定向辐射-22

3.4.1、改变最后一列的半径-22

3.4.2、改变最后一列的形状-24

3.4.3、改变最后一列的半径和位置-26

3.5、只改变最后一列的位置-27

3.5.1、最后一列有规律的排列-27

3.5.2、隔一个晶格常数分布-28

4、不同金属介质的光子晶体波导定向辐射特性-29

4.1、金属Al介质的光子晶体波导定向辐射特性-29

4.2、金属Al介质的光子晶体波导定向辐射优化-31

5、总结-33

6、参考文献-33

7、致谢-35