一维光子晶体的折射率研究-index清华大学网络资源导航系统.pdfVIP

量子光学学报 13 ( 1) : 52 ～55, 2007 A cta S in ica Q uan tum Op tica 文章编号 : (2007) 0 10052 04　 一维光子晶体的折射率研究 石宗华 , 　耿继国 , 　闫珂柱 (曲阜师范大学物理工程学院 , 山东 曲阜 , 273 165) 摘要 : 对于一维光子晶体反常折射的研究大都基于光子晶体的色散关系解析解 ,文章作者认为 ,在光线非正入射 时上述方法是不适用的 ,有必要使用更加合适的方法对一维光子晶体的折射规律加以系统研究 ,从而对一维光子 ( ) 晶体器件的设计起到些指导作用 。文章将一维光子晶体作为二维问题来考察 ,使用数值方法 平面波展开法 来 计算光线在光子晶体中沿各个方向传播时的色散关系 ,进而得到了折射角与入射角和频率的关系 。结果表明:对 于一维光子晶体 ,考查在第一能带范围内的频率 ,当频率越接近能带边 ,且入射角越接近敏感区时 ,折射角对入射 角和频率的变化越敏感 。而且 ,敏感区随频率的增大有向小角度移动的趋势 。 关键词 : 光子晶体 ; 　反常折射 ; 　敏感区; 　等能线 中图分类号 : O43 1　　　文献标识码 : A 0　引言 变化极为敏感和体积小的优点 , 可以用于微型的分 近年来 ,人们发现在周期性排列的人工电介质 光仪和波分复用 /解复用器 。由于一维光子晶体易 ( ) 材料 即 ,光子晶体 中存在着反常的折射现象 。光 于制备的优点 ,对其反常的折射的研究也还是有其 在光子晶体界面发生折射时 ,折射光的偏折不是偏 应用价值的。 向于界面的法线方向 ,而是偏向于界面方向。也就 在下文的详细讨论中将会看到 :要得到光线在 是说 ,在这些光的频率范围内,光子晶体的折射率小 光子晶体中的折射规律 ,沿各个方向的色散关系是 于 1[ 1, 2 ] 。有实验表明 ,光子晶体中的折射光甚至可 个必不可少的条件 。对于一维光子晶体反常折射的 以与入射光位于界面法线方向的同一侧 , 即 , 出现负 研究大都基于光子晶体的色散关系解析解 ,也即 ,当 折射率 [ 3 ] 。负折射现象只是一种特殊的反常折射行 光线正入射的时候 ,可以解析的得到一维光子晶体 为 ,而更一般的情形是折射角变化对入射角和频率 的色散关系 [ 5 ] 。 变化表现出的敏感性 。普通的光学棱镜的折射率对 co s[ k ( d1 + d2 ) ] 于波长的敏感性不高 , 导致波长接近的光并不能有 ω ω n1 d1 n2 d2 效地分开 。由于光子晶体材料在布里渊区边界附近 = co s c co s c - 存在着强烈的非线性色散关系 , 即在这个区域存在 ω ω 1