二维排列共振吸收介质的光学特性研究3.pdf

第 55 卷 第 2 期 2006 年 2 月 物 　理 　学 　报 Vol. 55 ,No. 2 ,February ,2006 ( ) 10003290200655 02 067705 ACTA PHYSICA SINICA 2006 Chin. Phys. Soc. 二维排列共振吸收介质的光学特性研究 李治宇 　周建英 ( 中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广州　510275) ( ) 2005 年 4 月 13 日收到;2005 年 7 月 29 日收到修改稿 　　从理论上提出了一种二维排列的共振吸收介质阵列 ,计算了介质阵列的透射、反射与吸收光谱 ,发现存在着类 似一维主动光子晶体中的共振光子带隙 ,并且这种结构的布里渊区边界点与二维阵列中原子之间的频率共振是产 生这种共振带隙的必要条件. 本文还进一步分析了光子带隙与结构参数、二维阵列中原子共振中心以及吸收线宽 之间的依赖关系. 关键词 : 二维共振吸收介质阵列 , 布里渊区 , 光子晶体 PACC : 4225B , 4270Q , 7835 H- Eu- EDTA分子的结构 ,并对其发光特性进行了详 1 引 言 细的研究 ;这些进展为制备和研究高维度共振吸收 介质结构提供了条件. 自1987 年 Yablonovitch 和John 提出光子晶体的 本工作中采用光子晶体的能带结构及布里渊区 概念以来[1 ,2 ] ,各种维度的光子晶体中光传播特性研 的基本概念对由共振吸收介质组成的二维光子晶体 究已成为物理学研究的前沿热点之一. 一维光子晶 ( ) 即二维主动型光子晶体 的带隙的形成及其特性进 体作为光子晶体中一种最简单的形式 , 由于其制备 行分析 ,指出二维主动型光子晶体禁带出现的条件 , 相对容易 ,理论描述完备清晰而备受关注. 一维周 并对相关参数偏离该条件时的光谱特性进行研究. 期结构主动型光子晶体是一类特殊的结构[3 —5 ] ,它 本文所采用的计算方法是由 Pendry 等人发展的一 由均匀二能级原子薄层或量子阱层周期嵌入无吸收 套基于有限元分析的计算理论[16 ] :利用传播矩阵对 折射率材料形成. 由于其折射率分布的周期性,它 电磁场进行积分,求出有限周期结构的透过率系数 表现出类似被动周期结构的光子带隙 ;另一方面 ,它 和反射系数. 由于该方法本质上是一种传播矩阵法 [6 —8 ] 比被动结构有更加丰富的性质 : 如主动层原子 (TMM) ,因此它相对于其他光子晶体计算理论如平 和激子的层间耦合导致的能级移动[9 ] 、吸收的布拉 ( ) ( ) 面波展开法 PWM 、有限差分方法 FDTD