介电常数影响一维等离子体光子晶体禁带及色散特性分析

"这篇论文是2011年发表在《何地大学学报(自然科学版)》第31卷第1期上，作者包括范伟丽、张新立和董丽芳。研究主题聚焦于介电常数对一维等离子体光子晶体色散关系的影响。" 一维等离子体光子晶体是一种特殊的复合材料，由交替排列的等离子体和绝缘介质层构成。这种结构在光子学领域有着重要的应用，因为它能够控制光的传播特性，特别是在光的禁带形成方面。禁带是光子晶体的一个关键特性，它阻止了特定频率范围内的光子在晶体内部传播，类似于电子在半导体中的能带结构。 在本文中，研究人员基于Maxwell方程，利用量子力学中的Kronig-Penney模型来分析周期性势场，这是一种处理周期性结构的有效方法。他们发现介电常数对等离子体光子晶体的能带结构有显著影响。具体来说，随着介电常数的增加，等离子体光子晶体的带隙特征变得更加明显，这有助于增强光子的限制效果，从而在光学器件设计中实现更高效的光调控。 然而，不同级别的禁带宽度对介电常数的变化响应并不相同。第一级和第二级禁带宽度的增宽规律存在差异，这意味着介电常数的选择对光子晶体的性能有微妙的影响。同时，随着介电常数的增大，等离子体光子晶体的截止频率（即光子晶体允许光传播的最低频率）以及第二级光子禁带的边缘频率会减小。这表明介电常数的调整可以改变光子晶体对不同波长光的阻挡能力。 这些发现对于优化等离子体光子晶体的设计至关重要，特别是在光学通信、光子开关、激光器和其他光电子设备的开发中。通过精确控制介电常数，可以定制光子晶体的频谱响应，实现特定的光操纵功能，比如光过滤、光存储和非线性光学效应的增强。 关键词：等离子体光子晶体、介电常数、光子禁带、截止频率 本文的研究对于理解等离子体光子晶体的基本物理性质，以及进一步探索其在光学工程和信息技术中的应用具有深远意义。通过深入探讨介电常数与光子晶体性能之间的关系，为设计高性能的光子晶体器件提供了理论依据和实验指导。