一维欢子晶体的计算方法简析.doc

Ningxia Normal University 本科学生毕业论文（设计） 题 目 一维光子晶体的研究方法——传输矩阵法 姓 名 黄 志 理 学 号 201005110115 论文编号 院（系） 物理与信息技术学院 专 业 物 理 学 指导教师 伏 振 兴 职称（学历） 副 教 授 完成时间 宁夏师范学院教务处制摘 要 运用麦克斯韦方程组推导出了一维光子晶体的传输矩阵，以及电磁波在一维光子晶体中的反射率和透射率。为以后研究电磁波在不同模型的一维光子晶体中的传播特征和制作一维光子晶体器件提供了理论依据 关键词：光子晶体；传输矩阵；反射率；透射率 Abstract Is derived by using maxwells equations of one-dimensional photonic crystals with transfer matrix, and the electromagnetic wave reflectance and transmittance in a one-dimensional photonic crystal. For further research of electromagnetic wave in the one-dimensional photonic crystals in propagation characteristics of the different models and one dimensional photonic crystal device provides a theoretical basis Key words: photonic crystal; The transfer matrix; Reflectance; transmittance 目 录 摘 要 I Abstract II 1绪论 2 1.1光子晶体研究的意义 2 1.2光子晶体的概念及应用 2 1.3光子晶体的制造 4 1.4国内外发展动态 5 2一维光子晶体计算方法及理论基础 5 2.1一维光子晶体的计算方法 5 2.2传输矩阵理论基础 6 3理论分析 9 3.1一维光子晶体的模型及分析 9 3.2 一维光子晶体反射率的计算 10 3.3 一维光子晶体透射率的计算 10 4结束语 10 参考文献： 10 致谢 11 1绪论 1.1光子晶体研究的意义 在以前对半导体材料的研究导致一场轰轰烈烈的电子工业革命，我们的科技水平有了突飞猛进的发展，并为此进入了计算机和信息为标准的信息时代。在过去的几十年里，半导体技术正向高速，高集成化方向发展。但这也引发了一系列的问题，比如电路中能量损失过大，导致集成体发热。此外，由于高速处理对信号器件中的延迟提出更高的要求，半导体器件的能力已经基本达到了极限，为此科学家们把目光从电子转向广光子。这是因为光子有着电子所不具备的优势：1.极高的信息容量和效率。2.极快的响应速度。3.极强的互连能力和并行能力。4.极大地存储能力。5.光子间的相互作用很弱，可极大地降级能力损失。但是与集成电路相比，科学家们设想能像集成电路一样制造出集成光路，在集成光路中，光子在其中起着电子的作用，全光通过。光子计算机将成为未来的光子产业，集成光路类似于电子产业中半导体的作用，光子产业中也存在着向集成电路的器件一样的集成光路——光子晶体，光子晶体的研究不仅仅是光通讯领域内的问题，同时也对其他相关产业将产生巨大的影响。 1.2光子晶体的概念及应用 光子晶体是八十年代未提出的新概念和新材料，迄今取得了较快的发展，光子晶体不仅具有理论价值，更具有非常广阔的应用前景，这个领域已经成为国际学术界的研究热点。 控制光子是人们长期以来的梦想，光子晶体能帮助人们实现这一梦想。1987年Yablonol itch在讨论如何控制自发辐射和 John 在讨论光子局域化时各自独立的提出了光子