Archimedes复式晶格光子晶体禁带特性研究

"这篇论文详细探讨了二维介质柱型阿基米德复式晶格光子晶体的禁带特性，采用平面波展开法(PWM)进行模拟研究，并着重分析了折射率、介质柱形状、填充比和旋转对称性等因素对光子晶体禁带的影响。" 在光学领域，光子晶体是一种具有周期性结构的材料，它能够控制光的传播，形成光的禁带，即光不能在某些特定频率范围内传播。这篇由王伟军和杨毅彪合作完成的论文关注的是二维介质柱型阿基米德复式晶格光子晶体的禁带特性。这种复式晶格是基于阿基米德螺旋的一种特殊结构，由介质圆柱和方柱构成，展现了丰富的光学性质。 论文采用平面波展开法，这是一种计算光子晶体能带结构的常用方法，通过这种方法，作者能够精确模拟和研究不同参数下的光子晶体行为。研究的主要变量包括介质的折射率、柱体形状（圆形或方形）、填充比（介质柱在晶格中的分布密度）以及旋转对称性。 研究发现，当折射率在2.60至5.40的范围内，无论是介质圆柱还是介质方柱构造的二维阿基米德复式晶格光子晶体，都能观察到完全光子禁带的现象。这意味着在某些特定的光频段内，光无法在这些晶体中传播。对于介质圆柱结构，折射率n=2.80时出现禁带峰值；而对于介质方柱结构，有两个禁带峰值出现在n=2.80和n=4.40。值得注意的是，旋转介质方柱可以显著增大禁带宽度，这为调控光子晶体的光学性能提供了新的可能性。 通过对这些参数的调整，研究人员可以控制光子晶体完全禁带的中心频率位置、带宽以及禁带的数量。这在设计光子器件如太阳能电池和LED反射器等方面具有重要应用价值，因为这些器件往往依赖于特定光谱范围内的光传输或阻挡特性。 关键词涵盖了光学、光子晶体、完全光子禁带、阿基米德结构以及平面波展开法，表明该研究涉及了多个关键概念和技术。这些研究结果对于深入理解光子晶体的能带结构及其在光电子学中的应用有着重要的理论和实践意义。 这篇论文深入探讨了二维介质柱型阿基米德复式晶格光子晶体的光学特性，提供了关于如何通过改变结构参数来调控光子禁带的新见解，对于未来的光子器件设计和光学研究具有指导作用。