含单负材料的一维光子晶体的杂质模.pdfVIP

第36卷第12期 光 子 学 报 Vo1．36 No．12 2007年12月 ACTA PHoT()NICA SINICA December 2007 含单负材料的一维光子晶体的杂质模* 董丽娟 ，江海涛 ，杨成全 ，石云龙 ， (1山西大同大学 固体物理研究所，山西 大同037009) (2同济大学 波耳固体物理研究所，上海 200092) (3中国科学院微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室，上海 200050) 摘 要：采用转移矩阵的方法研究了含单负材料的一维光子晶体中掺入双层正常材料杂质时杂质 模频率的变化问题．研究结果表明，杂质模频率与晶格常量的标度无关，且对晶格常量的涨落很不 敏感．同时，通过增加杂质层厚度及层数发现，杂质模频率随之减小，而它的变化率随之增加，且杂 质模消失在低频带边的速度会越来越快． 关键词：光子晶体；单负材料；杂质模；转移矩阵 中图分类号：O734 文献标识码：A 文章编号：1004—4213(2007)12—2248—4 0 引言 成的周期性结构中产生了一种新的带隙结构：零有 效相位能隙，这种能隙完全不同于Bragg能隙 ]．随 介电常量周期分布的光子晶体由于具有与半导 后，Wang Ligang等人研究了在这种周期性结构中 体中的电子态类似的带隙结构口 而成为近年来理论 掺入单层正常材料杂质的情况，但是只给出了缺陷 研究与应用研究的热点，特别是一维光子晶体由于 模频率随晶格标度的变化 引．本文研究了此结构中 其结构简单且易于制备而备受关注l2。]． 掺入双层正常材料杂质时的情况，不仅给出了缺陷 近期，人们对含负折射率(介电常量e和磁导率 模频率随晶格标度的变化，同时也分析了缺陷模随 ／1同时为负，即双负材料)材料的光子晶体很感兴 晶格常量涨落的变化．进一步，通过改变杂质层厚度 趣 。]．当电磁波在负折射率材料中传播时，电场、磁 及层数，讨论了杂质模频率的变化特性． 场和波矢三者构成左手螺旋关系，因而负折射率材 料又称为左手材料．除了介电常量和磁导率均为负 1 含单负材料的一维光子晶体模型 的双负材料外，介电常量和磁导率中只有一种为负 考虑一个置于空气中的由负磁导率材料和负介 的单负材料也引起了人们的极大兴趣 。 ．单负材 电常量材料交替生长形成的一维光子晶体．负磁导 料包括负介电常量(介电常量为负、磁导率为正)材 率材料的介电常量和磁导率设为l】 料和负磁导率(介电常量为正、磁导率为负)材料两 2 ，．． 种．由于电磁波在单负材料中的波矢为复数，因而单 ￡A一口，／ZA一1一 (1)