二维光子晶体禁带优化：短波段LED应用的高频分析

本文主要探讨了二维光子晶体在短波段发光二极管（LED）中的应用潜力，特别是在高频禁带模式下的特性研究。作者使用平面波展开法（PWE），针对四种常见的二维光子晶体结构进行深入分析，它们分别是正方空气柱结构、三角空气柱结构、正方介质柱结构和三角介质柱结构。 在研究过程中，作者关注的关键参数包括晶格常数、占空比（AFR，也称为孔隙率）以及柱半径和晶格常数比。对于TE模式和TM模式的光子禁带，通过细致的数值模拟，发现随着AFR的增加，光子禁带的中心波长呈现出减小的趋势。这一结果对于优化LED的性能至关重要，因为更高的AFR可能导致更高的光子反射率，从而提升出光效率。 在各种结构中，正方介质柱结构表现出显著的优势，特别适合用于短波段的光子晶体LED，以提升其光输出效率。另一方面，三角介质柱结构和三角空气柱结构则展现出在构造短波段偏振光LED方面的潜力，这可能使得LED的光束更加定向和可控。 文章的关键点集中在如何通过设计和优化二维光子晶体结构，实现对光子的有效控制和高效转换，这对于LED技术的发展，特别是短波段LED的设计优化具有实际意义。此外，研究结果还为未来的纳米光电子器件和光通信设备提供了理论指导，有助于推动相关领域的科技进步。因此，本文不仅对现有光学器件的研究者和工程师具有参考价值，同时也为光子晶体材料科学的发展打开了新的探索路径。