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色散材料组成的一维光子量子阱结构中电磁波的传播

卞婷婷  张岩  
【摘要】:利用转移矩阵的方法从理论上计算了由不同色散材料(包括负μ材料a,负ε材料b,双正指数材料c以及负折射率材料d)组成的两种不同的一维光子晶体组合在一起而形成的光子量子阱结构中的电磁波的传播情况。其中一种光子晶体是由四种色散材料中的任意两种周期交替排列而成,形成 (AB)n的结构,其中n为AB的层数。另一种是由四种色散材料中的余下两种周期交替组成,形成(CD)m 的结构,其中m为CD的层数。我们以其中任一种光子晶体作为背景,另一种作为缺陷插入其中,形成量子阱结构(AB)n(CD)m(AB)n。通过计算,发现无论对于TE模式还是TM模式,(ad)n(bc)m(ad)n, (bd)n(ac)m(bd)n和(cd)n(ab)m(cd)n中的缺陷模在光子带隙中的数量是不随插入缺陷层数的增加而增加的,并且缺陷模的频率在缺陷层增加的情况下几乎是不变的,或者改变很小。而另外三种 (ab)n(cd)m(ab)n,(ac)n(bd)m(ac)n,(bc)n(ad)m(bc)n却呈现出完全不同的现象,其缺陷模的数量是随着缺陷层数的增加而增加的,并且缺陷模的频率也发生显著的变化。光子晶体中引入缺陷后一般仅出现一条或是两条缺陷模,但是我们可以在以上物质的多种组合中得到多条缺陷模,这在技术上可以应用在多波长滤波器的设计中。

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