Sierpinski分形光子晶体的透射特性与带隙研究

"基于Sierpinski地毯结构的类分形光子晶体特性研究" 这篇研究主要探讨了Sierpinski地毯结构在二维光子晶体中的应用，设计出一种具有规则分形特性的光子晶体——Sierpinski类分形光子晶体。Sierpinski地毯是一种数学上的分形几何结构，其在光子晶体中的应用为调控光的传播提供了新的可能。 文章通过时域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）进行数值模拟，分析了两种类型的Sierpinski类分形光子晶体：空气背景下的介质柱结构和介质背景下的空气孔结构。结果显示，只有当电磁波以TM极化方式入射到空气背景的介质柱结构时，才会观察到光子晶体的禁带现象，即特定频率范围内光无法传播。这表明Sierpinski类分形光子晶体的带隙特性对入射波的极化状态敏感。 研究人员进一步深入分析了圆柱形Sierpinski类分形光子晶体的特性，如禁带宽度、禁带中心频率以及禁带内的通带特性。这些特性与介质柱的介电常数和填充因子密切相关。介质柱的介电常数变化会影响光子晶体的折射率分布，从而改变禁带的位置和宽度。而填充因子则决定了分形结构的密度，对禁带的存在与否以及带隙宽度有直接影响。 此外，论文还探讨了分形级数对透射谱和带隙特性的影响。随着分形级数的增加，结构的复杂性增强，这可能导致更宽的禁带或更复杂的透射谱。同时，研究还比较了不同形状的介质柱（如圆形、方形等）对光子晶体性能的影响，揭示了形状多样性对光子传输特性的影响规律。 这项研究深化了我们对Sierpinski类分形光子晶体的理解，为设计新型光子器件，如滤波器、传感器和光开关提供了理论基础和实用策略。这种基于分形几何的光子晶体有可能实现更高效、可控的光子操控，对于未来的光电子技术领域有着重要的应用前景。