一维光子晶体的传输矩阵法研究：反射率与带宽分析

本文详细探讨了一维光子晶体的性质及其在光学领域的应用，基于传输矩阵法进行研究。作者郭丽丽和沈虹君合作，来自宁夏大学物电学院与江西理工大学材化学院，他们利用MATLAB编程技术计算了一维光子晶体的光子带隙结构，分析了不同条件下的反射率和透射率。研究重点在于分析有限周期一维光子晶体在TE模和TM模下的性能，特别是在不同角度入射（θ=0和20度）下，频率与反射率、透射率的关系。 光子晶体是由人工设计的，其折射率周期性变化，其周期与光波长相当。这种结构类似于固体中的能带结构，存在光子带隙，阻止了光在某些特定频率范围内传播。这一特性使得光子晶体在科研和实际应用中有重要价值，例如在激光技术、非线性光学、光滤波器、光开关等领域展现出巨大潜力。 作者特别关注了光子晶体中掺杂效应，通过在多层膜中引入其他介质，可以改变第一能隙中掺杂模式的频率，进而与掺杂材料的介电常数建立起关系，这为精确测量介质介电常数提供了一种新的途径。此外，研究还深入讨论了光子带隙宽度如何随介电常数的变化而变化，这是理解光子晶体光学性能的关键。 本文采用的传输矩阵法是分析光子晶体行为的一种常用工具，它与平面波方法和时域有限差分法等其他方法一起，构成了理论研究的重要手段。通过这些方法，作者揭示了光子晶体的光学传输特性，为未来的光子晶体设计和应用提供了理论支持。 这篇首发论文不仅介绍了光子晶体的基本原理，还通过实证计算展示了其在特定参数下的具体表现，为相关领域的研究者提供了宝贵的参考数据和理论依据。