COMSOL在光子晶体方面的应用.pdfVIP

COMSOL Multiphysics COMSOL Multiphysics 光子晶体 光子晶体 中仿科技专业信息化软件及技术咨询公司 www.CnT CnTech Co.,Ltd Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@ 光子晶体（Photonic Crystal） • 光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微 结构。 • 由于介电常数存在空间上的周期性，引起空间折射率的周 期变化，当介电常数的变化足够大且变化周期与光波长相 当时，光波的色散关系出现带状结构，此即光子能带结构 (Photonic Band structures)。 • 这些被禁止的频率区间称为“光子频率带隙”(Photonic Band Gap，PBG)，频率落在禁带中的光或电磁波是被严格禁止 传播的。我们将具有“光子频率带隙” 的周期性介电结构称 为光子晶体。 中仿科技专业信息化软件及技术咨询公司 www.CnT CnTech Co.,Ltd Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@ 模型介绍 • 本模型是由一些等距离放置的GaAs柱子组成的 光子晶体，这些柱子之间的距离可防止某些波长 的光传播进入光子晶体。 • 一些特别频率范围内的光波被折射或在晶体内传 播取决于这些柱子之间的距离。 • 如果一些光子晶体的GaAs柱 子被移除，就能形成一个带隙 以引导频率，光能在此带隙间 传导。 中仿科技专业信息化软件及技术咨询公司 www.CnT CnTech Co.,Ltd Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@ 模型定义 • 本模型的几何结构是一个正方形空气区域中有一 组阵列排列的GaAs柱子，有些GaAs柱子被移除形 成一个弯曲成90度的光传播通道。 • 当TE波在此光子晶体内传播时，其横向电场分量 Ez可用如下方程表示，其中n为折射率，k0 为开放 空间的波数。 • 本模型使用散射边界条件模拟 开放空间，在光波进入的边界 设定振幅Ez为1V/m。 中仿科技专业信息化软件及技术咨询公司 www.CnT CnTech Co.,Ltd Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@ 计算结果（1） • 计算得到了电场的z分量，结果图清楚地显示了光 波在光子晶体中的传播路径。 中仿科技专业信息化软件及技术咨询公司 www.CnT CnTech Co.,Ltd Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@ 计算结果（2 ） • 如果入射波的角频率小于波导的截止频率， 将无法沿光子晶体的传播通道进行传播。 中仿科技专业信息化软件及技术咨询公司