二维全息光子晶体禁带展宽方法／ ／.PDFVIP

第36卷第7期 北京工业大学学报 V01．36NO．7 OF UNIYERSITYOFTECHNOLOGY 2010年7月 JOURNALBEIJING Jul．2010 二维全息光子晶体禁带展宽方法 崔丽彬，薛红玲，孔 炎，邱 菊，娄汝辰，张 帅，马思嘉 (北京工业大学实验学院，北京101101) 摘要：讨论了二维复周期全息光子晶体禁带展宽的方法，二维复周期全息光子晶体可以使禁带成倍展宽．此 外发现二维全息光子晶体中，除原来预期的禁带外，还出现了附加的禁带．当记录光波的入射角小于某个临界 值，并且满足一定数值时，附加的禁带会使二维禁带进一步展宽；而当入射角超过临界值时，禁带会消失，这时禁 带反而会变窄．这一现象对制作二维宽带隙光子晶体具有指导意义． 关键词：全息；光子晶体；复周期结构；宽禁带 65 中圈分类号：TN 文献标志码：A 文章编号：0254—0037(2010)07—0999—05 et 多种方法．Villeneuve，etal¨1提出了六角形结构；Andersonal¨1提出了钻石结构和蜂窜结构；肖三水 等1提出了二维各向异质结构，汪静丽等M1提出了二维棋盘格子结构等来获得宽带隙．也可以通过提高 材料的折射率调制来增加带隙的宽度．这些方法实现起来都有相当的难度，因此，效果都不甚理想，通常 只能获得中心频率的20％一30％的光子带隙． 本低廉，有很好的应用前景．但目前使用的全息记录材料，折射率调制都不高，难以得到宽的禁带． 文献[10—11]用全息多次曝光制作的一维复周期光子晶体可以有效增加禁带宽度．二维全息复周期 光子晶体中存在附加禁带，当记录光波的入射角满足一定条件时附加的禁带会使二维禁带进一步展宽；而 在一定条件下我们所设计的禁带会消失，这时禁带反而会变窄．本文对这一现象进行了详尽的理论分析 和数值模拟． 1 二维全息光子晶体禁带展宽的理论依据 以2次曝光形成的二维全息光子晶体为例来分析其 带隙的特性．2次曝光形成结构示意如图1所示，每次曝 ／ ／ ／ ／ ／ 光会在记录介质中形成一维周期分布，2个周期结构之间 ．／。 ／ 的夹角为a，平行光入射时，相对2个周期结构的入射角不 守 ／ ／ ／ 同．对每个一维光子晶体在光谱中有1个禁带，禁带的位 ／ ／ ／ 置与光子晶体中光的入射角有关，适当选择2个光子晶体 ， ?／ ／ ．／ 的方向，可使它们的2个禁带连在一起，从而在二维方向 上实现禁带的展宽． 图l 二维全息光子晶体结构 采用时域有限差分法¨21计算了二维光子晶体的带隙 Fig．1TheGeometricstructureofthe2-D 结构． holographicphotoniccrystals 图2给出了二维复周期全息光子晶体禁带的计算结果，对应2个周期结构组成的光子晶体，图2(a) 收稿日期：2008-10—10． 基金项目：北京工业大学博士启动基金资助项目(X0024000200901) 作者简介：崔丽彬(1968一)，女，河南长垣人，副教授． lOoo 北京工业大学学报 2010正 中，透射光谱中包含2个分离的带隙；图2(b)中，2个带隙并在一起，实现了带隙展宽．