低频和高频区域内大禁带的二维各向异性光子晶体 被引量：17

1

作者 肖三水 沈林放 何赛灵 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期2858-2864,共7页

采用一种改进的平面波展开法 ,运用一种有效的设计二维各向异性光子晶体的方法 ,在低频和高频区域内获得了具有较大禁带的两种二维光子晶体 .低频区域内 ,找到具有最大禁带宽度的光子晶体的禁带宽度为Δω =0 0 76 (2πc a) ,中心频率... 采用一种改进的平面波展开法 ,运用一种有效的设计二维各向异性光子晶体的方法 ,在低频和高频区域内获得了具有较大禁带的两种二维光子晶体 .低频区域内 ,找到具有最大禁带宽度的光子晶体的禁带宽度为Δω =0 0 76 (2πc a) ,中心频率为 0 76 9(2πc a) (这里的a为晶格常量 ) .高频区域内 ,找到的光子晶体的最大禁带宽度为Δω =0 1(2πc α) ,中心频率为 1 6 5 3(2πc a) .同时在低频区域内 ,发现一种很简单的正方网格结构 ,它的禁带宽度为Δω =0 0 5 74 (2πc a) ,禁带宽度与禁带的中心频率之比为Δω ωc =11 782 % . 展开更多

关键词 低频 高频 大禁带 光子晶体 平面波展开法 各向异性材料 完全禁带 介质周期结构 电磁波

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用于汽车低频振动控制的局域共振声子晶体 被引量：17

2

作者 麻乘榕 邵晨 +3 位作者 万庆冕 王晓娜 程营 刘晓峻 《应用声学》 CSCD 北大核心 2018年第1期152-158,共7页

低频振动的控制是评估汽车舒适性的重要指标。针对汽车板件结构的低频振动控制问题,提出了一种基于局域共振机理的新型准二维声子晶体板。其结构由单侧复合圆柱共振单元周期排布在基板上构成。通过有限元方法得到了该结构的带隙特性,并... 低频振动的控制是评估汽车舒适性的重要指标。针对汽车板件结构的低频振动控制问题,提出了一种基于局域共振机理的新型准二维声子晶体板。其结构由单侧复合圆柱共振单元周期排布在基板上构成。通过有限元方法得到了该结构的带隙特性,并结合其振型和传输谱分析了低频完全带隙的形成机理。研究表明,不同形式的板振动模式与圆柱共振单元的局域共振模式相互耦合形成面内带隙与面外带隙,两者叠加形成完全带隙。进一步研究发现,通过改变结构的材料和尺寸参数可以将共振带隙调节到满足实际应用要求的极低频范围,可在低于100 Hz的频段形成完全带隙,并可在更宽的频带内抑制z方向振动的弯曲波,为声子晶体在车身板件减振中的实际应用提供了依据。 展开更多

关键词 声子晶体 振动控制 局域共振 完全带隙中图法分类号

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三维光子晶体典型结构完全禁带的最佳参数理论分析 被引量：16

3

作者 刘欢 姚建铨 +3 位作者 李恩邦 温午麒 张强 王鹏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期230-237,共8页

基于平面波展开法,理论分析了晶格结构、填充率、介电常数比等因素对fcc,diamond,woodpile三种三维光子晶体典型结构完全禁带的影响.三种结构中,fcc结构由于高对称性导致的能级简并,只适用于密堆积排列的反蛋白石结构;diamond结构非常... 基于平面波展开法,理论分析了晶格结构、填充率、介电常数比等因素对fcc,diamond,woodpile三种三维光子晶体典型结构完全禁带的影响.三种结构中,fcc结构由于高对称性导致的能级简并,只适用于密堆积排列的反蛋白石结构;diamond结构非常容易产生高带隙率的完全禁带,并且可以通过调节多项参数得到所需的完全禁带;woodpile结构参数调节范围比较宽,为实验制备带来方便.对于不同的三维光子晶体结构,随着介电常数比的增大,完全禁带的宽度和带隙率也会随着增大.还发现了一些以前未引起注意的现象. 展开更多

关键词 三维光子晶体 完全禁带 介电常数比 带隙率 平面波展开法

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胶体自组装法形成光子带隙材料 被引量：8

4

作者 丁敬 陈东 唐芳琼 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 2004年第4期492-499,共8页

光子带隙晶体使人们可以有效地控制和操纵光子 ,但是构建光子晶体 ,尤其是近红外及可见光区域的光子晶体是一个困难的工作 ,它对材料提出了很高的要求。本文从化学的角度 ,利用自组装方法 ,对胶体晶体和反蛋白石等类光子带隙材料包括半... 光子带隙晶体使人们可以有效地控制和操纵光子 ,但是构建光子晶体 ,尤其是近红外及可见光区域的光子晶体是一个困难的工作 ,它对材料提出了很高的要求。本文从化学的角度 ,利用自组装方法 ,对胶体晶体和反蛋白石等类光子带隙材料包括半导体、金属、金属氧化物、聚合物、染料等进行较全面的介绍 ,同时介绍了如何从这些材料获得光子带隙。 展开更多

关键词 光子带隙晶体 完全带隙 蛋白石 反蛋白石 自组装

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基于六角结构二维光子晶体绝对带隙的优化设计研究 被引量：10

5

作者 钟凯 张会云 +3 位作者 张玉萍 李喜福 王鹏 姚建铨 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期7029-7033,共5页

根据平面波展开法对二维光子晶体的能带结构进行计算,采用栅格结构连接电介质圆柱体对六角结构的二维光子晶体进行了优化.通过计算栅格宽度和圆柱体半径对绝对带隙的影响,找到了一组可以获得大带隙二维光子晶体结构的最佳参数.优化后的... 根据平面波展开法对二维光子晶体的能带结构进行计算,采用栅格结构连接电介质圆柱体对六角结构的二维光子晶体进行了优化.通过计算栅格宽度和圆柱体半径对绝对带隙的影响,找到了一组可以获得大带隙二维光子晶体结构的最佳参数.优化后的光子晶体的大带隙对光子晶体制造工艺中介质圆柱体半径的偏离具有很好的稳定性,因此该结构的二维光子晶体具有很高的实用性. 展开更多

关键词 光子晶体 绝对带隙 六角结构

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心材密度及弹性模量对二维局域共振型声子晶体声波禁带的影响 被引量：4

6

作者 赵宏刚 刘耀宗 +1 位作者 温激鸿 韩小云 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期524-527,536,共5页

局域共振型声子晶体由包覆软橡胶后的钢柱周期排列在树脂中形成。本文采用平面波展开法分别计算了该声子晶体在正方形和三角形点阵下的能带结构,分析了各点阵下心材密度和弹性模量对各模态(包括Z模态和XY模态)最低完全禁带的影响。结果... 局域共振型声子晶体由包覆软橡胶后的钢柱周期排列在树脂中形成。本文采用平面波展开法分别计算了该声子晶体在正方形和三角形点阵下的能带结构,分析了各点阵下心材密度和弹性模量对各模态(包括Z模态和XY模态)最低完全禁带的影响。结果发现,在心材弹性模量接近橡胶弹性模量而改变时,禁带上边界变化较大。但总的来说,当心材的密度(弹性模量)增大时,各模态上下边界频率降低(升高)。同时三角形排列下禁带宽度大于正方形排列。 展开更多

关键词 声子晶体 局域共振 完全禁带

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幂指数棱台声子晶体对薄板振动弯曲波的调控特性研究 被引量：3

7

作者 金星 张振华 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1687-1694,共8页

针对薄板结构的振动控制,提出了一种幂指数棱台声子晶体构型,并对其带隙的产生机理和影响因素进行了分析,结果表明提出的幂指数棱台声子晶体具有三个弯曲波完全带隙,其中第二带隙宽度可达850 Hz。联合数值仿真和试验方法对声子晶体的弯... 针对薄板结构的振动控制,提出了一种幂指数棱台声子晶体构型,并对其带隙的产生机理和影响因素进行了分析,结果表明提出的幂指数棱台声子晶体具有三个弯曲波完全带隙,其中第二带隙宽度可达850 Hz。联合数值仿真和试验方法对声子晶体的弯曲波带隙进行了验证。随着棱台结构高度的增加,三个带隙的带宽扩大。棱台的幂函数幂次升高会使带隙的起始频率与终止频率降低,而边缘厚度的增高会弱化能量聚焦效应使带隙的宽度逐渐变窄。具有线缺陷的声子晶体板可使带隙频段内的弯曲波沿着设计路径传播。 展开更多

关键词 振动控制 薄板 声子晶体 完全带隙 弯曲波

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二维正方柱结构光子晶体禁带的研究 被引量：5

8

作者 王媛媛 宋健 +3 位作者 黄益强 李田赫 张振宇 何晓东 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期969-973,共5页

利用平面波展开法通过计算机模拟仿真对二维正方排列介质方柱和空气方柱结构以及三角排列介质方柱和空气方柱结构进行了禁带研究。研究发现:这四种二维光子晶体结构都存在完全禁带。介质方柱结构具有较大的TM禁带,而空气方柱结构具有较... 利用平面波展开法通过计算机模拟仿真对二维正方排列介质方柱和空气方柱结构以及三角排列介质方柱和空气方柱结构进行了禁带研究。研究发现:这四种二维光子晶体结构都存在完全禁带。介质方柱结构具有较大的TM禁带,而空气方柱结构具有较大的TE禁带。当介质方柱宽度增大时,禁带中心频率均向低频移动,而当空气方柱宽度增加时,禁带中心频率均向高频移动。当增大材料折射率时,禁带中心频率均向低频移动。对于空气方柱结构,应该选取高折射率材料,以提高完全禁带的带隙率。 展开更多

关键词 光子晶体 二维光子晶体 平面波展开法 禁带结构 完全禁带

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二维光子晶体绝对带隙影响因素的分析 被引量：6

9

作者 熊刚强 王加贤 +1 位作者 张峻诚 苏培林 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3523-3526,共4页

对二维三角形空气孔结构的光子晶体TE模、TM模的禁带重叠区,即绝对带隙的影响因素进行了系统的分析计算,得到其禁带随介电常数的差别还有填充比的变化规律:绝对带隙在r/d(空气孔半径/晶格周期)>0.4时出现,带隙宽度随r/d的增加而增加,... 对二维三角形空气孔结构的光子晶体TE模、TM模的禁带重叠区,即绝对带隙的影响因素进行了系统的分析计算,得到其禁带随介电常数的差别还有填充比的变化规律:绝对带隙在r/d(空气孔半径/晶格周期)>0.4时出现,带隙宽度随r/d的增加而增加,到r/d=0.483时达到最大,往后开始减小。其中带隙中心频率值随r/d的增加而增加;把填充比r/d固定在0.483,计算绝对带隙宽度随背景材料的介电常数ε的变化规律发现:绝对带隙在背景材料的介电常数ε>8的时候出现,宽度随ε的增加而增加。 展开更多

关键词 光子晶体 电磁波 介电常数差 绝对带隙

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利用基于自动复形技术的二维光子晶体模型设计宽角度宽波长偏振分束器 被引量：5

10

作者 厉以宇 顾培夫 李明宇 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期3889-3893,共5页

基于自动复形技术,在1·48—1·52μm的近红外波段设计了可以实现全角度偏振分束(TM模透过,TE模反射)的波状膜层二维光子晶体结构.从能带角度解释了全角度偏振分束的原理.波状膜层倾角θ和a-Si单层膜厚T分别可以在38°—49&... 基于自动复形技术,在1·48—1·52μm的近红外波段设计了可以实现全角度偏振分束(TM模透过,TE模反射)的波状膜层二维光子晶体结构.从能带角度解释了全角度偏振分束的原理.波状膜层倾角θ和a-Si单层膜厚T分别可以在38°—49°和0·14—0·15μm的范围内变动,不影响全角度的偏振特性.对波状膜层进行了变形,针对波长1·28—1·31μm设计了宽角度偏振分束的箭羽型二维光子晶体结构.对比两种结构的能带,阐明了二维光子晶体偏振分束器光线入射角范围的拓宽与能带结构变化的关系.能带计算全部采用平面波展开算法. 展开更多

关键词 二维光子晶体 偏振分束器 宽角度 模型设计 技术 复形 自动 宽波长 晶体结构 近红外波段 光线入射角 a-Si 偏振特性 展开算法 能带计算 结构变化 TM模 膜层 波状 TE模 平面波

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双侧空心不对称散射体声子晶体带隙机理 被引量：4

11

作者 刘威 何泽银 +3 位作者 范爱军 陶平安 刘红梅 孙世政 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期775-781,共7页

基于局域共振机理提出1种双侧空心不对称散射体声子晶体结构,借助有限元法,计算了双侧空心不对称散射体声子晶体能带结构、传输损失谱及本征位移场,得到了起始频率为79.4 Hz、带宽为1 065.2 Hz的超宽第1完全带隙。结合等效弹簧质量系统... 基于局域共振机理提出1种双侧空心不对称散射体声子晶体结构,借助有限元法,计算了双侧空心不对称散射体声子晶体能带结构、传输损失谱及本征位移场,得到了起始频率为79.4 Hz、带宽为1 065.2 Hz的超宽第1完全带隙。结合等效弹簧质量系统,分析标记点的本征位移场振动模态,揭示出新型双侧空心不对称散射体声子晶体带隙形成机理。分析了包裹层缺口角度、连接短板宽度、空心圆柱散射体高度等几何参数对第1完全带隙的影响规律,并改变声子晶体几何参数实现对带隙频率的调控。结果表明:双侧不对称二维空心散射体声子晶体第1完全带隙的起始频率有效降低至80 Hz以下,带宽超过1 000 Hz;改变声子晶体结构参数可实现局域共振与Bragg散射带隙同时存在于一种声子晶体中,为单一声子晶体同时调控低频、高频带隙提供了可能。 展开更多

关键词 双侧空心不对称 声子晶体 局域共振 完全带隙 低频振动控制

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光子晶体带隙和缺陷的特性 被引量：5

12

作者 齐京仁 《光谱实验室》 CAS CSCD 2012年第5期3235-3237,共3页

基于平面波展开法,以介电常数分别为1F/m和13F/m的物质构成三角晶格二维光子晶体,改变空气孔半径r与晶格常数a之间的大小,数值模拟得到r=0.48a时形成最大完全带隙0.4298—0.5192Hz。移去中心圆柱形成缺陷,数值模拟得到不能形成完全带隙... 基于平面波展开法,以介电常数分别为1F/m和13F/m的物质构成三角晶格二维光子晶体,改变空气孔半径r与晶格常数a之间的大小,数值模拟得到r=0.48a时形成最大完全带隙0.4298—0.5192Hz。移去中心圆柱形成缺陷,数值模拟得到不能形成完全带隙结构,研究结论为光子晶体器件的制作提供参考。 展开更多

关键词 光子晶体 平面波展开法 三角晶格 完全带隙 缺陷结构

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具有分形特征的二维金属型光子晶体带隙特性 被引量：1

13

作者 郑秋容 梁俊 +2 位作者 袁安民 曹祥玉 赵辉 《微波学报》 CSCD 北大核心 2010年第5期38-45,共8页

采用空域有限差分法模拟了(Vicsek-分形结构和Von-雪花分形结构)具有分形特征的二维金属型光子晶体的带隙特性。结果发现采用分形结构后,光子晶体产生了与谐振无关的多频段带隙甚至出现了完全带隙,带隙宽度得到了进一步展宽,为设计多频... 采用空域有限差分法模拟了(Vicsek-分形结构和Von-雪花分形结构)具有分形特征的二维金属型光子晶体的带隙特性。结果发现采用分形结构后,光子晶体产生了与谐振无关的多频段带隙甚至出现了完全带隙,带隙宽度得到了进一步展宽,为设计多频段光子晶体带隙提供了一条新的途径。 展开更多

关键词 光子带隙 周期结构 空域有限差分法 多频段带隙 完全带隙

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耦合声学黑洞结构的轻质声子晶体低频带隙机理

14

作者 陈俊豪 曾晓辉 +2 位作者 谢友均 龙广成 唐卓 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期226-234,共9页

基于局域共振理论,提出了一种耦合声学黑洞结构的新型轻质声子晶体,利用声学黑洞结构的低频、宽频带和多模态特性,拓宽了低频带隙。借助有限元方法,计算了新型声子晶体的能带结构、本征模态和衰减特性,研究了其带隙产生机理,分析了声学... 基于局域共振理论,提出了一种耦合声学黑洞结构的新型轻质声子晶体,利用声学黑洞结构的低频、宽频带和多模态特性,拓宽了低频带隙。借助有限元方法,计算了新型声子晶体的能带结构、本征模态和衰减特性,研究了其带隙产生机理,分析了声学黑洞结构尺寸等几何参数对带隙的影响规律。结果表明:新型声子晶体在1600 Hz频段内具有多个带隙,第1完全带隙为12~805 Hz,40 Hz以下的带隙覆盖率为70%,1600 Hz内的带隙覆盖率达到97.3%。第1完全带隙的起始频率和截止频率主要由散射体和声学黑洞结构的振动模式决定。第1完全带隙起始频率随着声学黑洞结构短边高度的增加而增大,声学黑洞结构宽度、短边高度以及连接短板高度对截止频率和带隙宽度有显著影响。 展开更多

关键词 局域共振 声学黑洞 声子晶体 低频 完全带隙

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格点形状和取向对二维光子晶体禁带的影响 被引量：4

15

作者 陆晓东 韩培德 +4 位作者 全宇军 叶志成 窦金锋 吴黎 赵春华 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1336-1341,共6页

以椭圆形和正方形介质柱组成的二维正方晶格为例,讨论了格点形状和取向变化时对光子晶体能带的影响,对比分析了波矢在周期性平面和不在周期性平面2种情况下的能带图。计算表明:格点形状和取向的适当变化可以使没有完全带隙的光子晶体出... 以椭圆形和正方形介质柱组成的二维正方晶格为例,讨论了格点形状和取向变化时对光子晶体能带的影响,对比分析了波矢在周期性平面和不在周期性平面2种情况下的能带图。计算表明:格点形状和取向的适当变化可以使没有完全带隙的光子晶体出现完全带隙,低阶的完全带隙转变成高阶完全带隙。此外,经对比发现:波矢偏离周期性平面对椭圆形介质柱的正方晶格形成的完全带隙的影响,要比正方形介质柱正方晶格的完全带隙的影响要大得多。 展开更多

关键词 光子晶体 完全禁带 平面波法

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共振频率下具有特定振动吸收模式的周期性晶格模型

16

作者 Mohammad Hajhosseini Zeinab Zeinalizadeh 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期125-135,共11页

本文提出并分析了一种新的三维周期性晶格.Adomian分解法(ADM)是一种分析方法,用于计算所提出的晶格的前三个完整振动带隙.使用ANSYS软件对分析方法进行验证以及固有频率的计算.结果表明,对于该结构的所有几何形状,相当数量的固有频率... 本文提出并分析了一种新的三维周期性晶格.Adomian分解法(ADM)是一种分析方法,用于计算所提出的晶格的前三个完整振动带隙.使用ANSYS软件对分析方法进行验证以及固有频率的计算.结果表明,对于该结构的所有几何形状,相当数量的固有频率都位于带隙内.这些谐振频率下的强制谐波响应表明,与其他周期性结构不同,高振幅的振动波可以集中在结构的不同区域,而不仅仅是在激励点.换句话说,在共振时可以观察到特定的振动吸收模式.该晶格实际上可用于共振现象应限制在结构的某个区域的情况,以及共振不应发生在激励点周围的情况. 展开更多

关键词 ADOMIAN分解法 周期性结构 振动波 高振幅 谐波响应 共振现象 几何形状 晶格模型

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利用复式原胞实现二维光子晶体中的完全带隙 被引量：4

17

作者 冯志芳 王义全 +3 位作者 张道中 程丙英 郝伟 江少林 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期390-392,共3页

为了实现二维光子晶体的完全带隙，采用不同结构的复式原胞，构成了一种复式光子晶体．用多重散射的方法，分别计算了不同占空比和内部参数，以及当光沿不同方向入射时s偏振波和p偏振波的透过谱．从理论上论证了在这种复式原胞的光子晶... 为了实现二维光子晶体的完全带隙，采用不同结构的复式原胞，构成了一种复式光子晶体．用多重散射的方法，分别计算了不同占空比和内部参数，以及当光沿不同方向入射时s偏振波和p偏振波的透过谱．从理论上论证了在这种复式原胞的光子晶体中，只要选择合适的内部参数和占空比，就可以在二维复式光子晶体中达到三维光子晶体效果，即获得到完全带隙． 展开更多

关键词 光子晶体 完全带隙 复式原胞

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FDTD法对二维正方格子光子晶体带隙的数值计算 被引量：3

18

作者 胡学美 沈昱明 杨毅彪 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期256-262,共7页

通过optiFDTD模拟软件对二维椭圆柱构造的正方格子光子晶体的禁带特性进行了数值模拟。分别研究了在空气中椭圆介质(Ge,Si,GaAs)柱和在介质(Ge,Si,GaAs)中椭圆空气柱构造的二维正方格子光子晶体中椭圆柱的横轴半径和纵轴半径的大小,以... 通过optiFDTD模拟软件对二维椭圆柱构造的正方格子光子晶体的禁带特性进行了数值模拟。分别研究了在空气中椭圆介质(Ge,Si,GaAs)柱和在介质(Ge,Si,GaAs)中椭圆空气柱构造的二维正方格子光子晶体中椭圆柱的横轴半径和纵轴半径的大小,以及椭圆柱的不同旋转角度对光子禁带的影响;并计算出了在上述两种情况下的空气和介质中的最优结构参数。 展开更多

关键词 二维光子晶体 完全禁带 有限时域差分法

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完全禁带二维光子晶体的研究 被引量：1

19

作者 张磊 张晓玉 +2 位作者 姚汉民 杜春雷 张福甲 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期480-483,共4页

　利用平面波展开法,对存在完全禁带的正三角排列的气柱型二维光子晶体和蜂窝状排列的介质柱型二维光子晶体进行了研究,分析了柱的半径和介质折射率对完全禁带大小的影响,结果表明,正三角排列气柱型比蜂窝状排列介质柱型具有更大的最大... 　利用平面波展开法,对存在完全禁带的正三角排列的气柱型二维光子晶体和蜂窝状排列的介质柱型二维光子晶体进行了研究,分析了柱的半径和介质折射率对完全禁带大小的影响,结果表明,正三角排列气柱型比蜂窝状排列介质柱型具有更大的最大带隙率,而且最大带隙率还可以通过介质折射率的改变来优化;蜂窝状排列介质柱型二维光子晶体最容易加工的结构刚好适合常见材料硅或砷化镓,具有更大的实用价值。 展开更多

关键词 光子晶体 二维光子晶体 平面波展开法 完全禁带 带隙率

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柱体截面不同三角晶格二维光子晶体完全带隙的研究 被引量：2

20

作者 廖兴展 林少光 张桂春 《云南民族大学学报（自然科学版）》 CAS 2010年第5期382-385,共4页

采用平面波展开法(PWM),研究以Ge为背景的空气柱构成的三角形结构二维光子晶体的带隙结构,考虑空气柱截面为圆形和六边形2种情况.结果表明:在介电常数和晶格常数不变的情况下,前者比后者更容易形成完全带隙,并且带隙宽度和相对带隙宽度... 采用平面波展开法(PWM),研究以Ge为背景的空气柱构成的三角形结构二维光子晶体的带隙结构,考虑空气柱截面为圆形和六边形2种情况.结果表明:在介电常数和晶格常数不变的情况下,前者比后者更容易形成完全带隙,并且带隙宽度和相对带隙宽度也较大,前者完全带隙的最大宽度是后者的2.4倍,最大相对带隙宽度是后者的4倍. 展开更多

关键词 二维光子晶体 三角形结构 完全带隙 平面波展开法

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