一维光子晶体中缺陷模对自发发射影响的研究

本文主要探讨了一维有限光子晶体中的核心物理现象，即电磁场分布和电磁模式密度。光子晶体是一种特殊的二维或三维人工结构材料，其组成单元的介电常数呈现出周期性变化。这种周期性变化导致了电磁波在光子晶体中的特殊行为，类似于电子在晶体中的行为，形成了光子带隙，即某些频率范围内的电磁波无法传播，这是光子晶体的基本特性。 作者周青春运用传输矩阵法（Transfer Matrix Method），这是一种数值计算方法，用于精确分析光子晶体中光的传播特性。这种方法对于研究光子晶体中的电磁模式分布至关重要，因为它能够模拟出光子晶体内部复杂的多散射过程，并揭示出模式的形成规律。 在研究中，作者不仅关注了无缺陷情况下光子晶体的电磁模式密度，还特别关注了缺陷模的作用。缺陷模是指由于光子晶体结构中的异常部分（如杂质、空穴等）而产生的额外模式，它们对光的传播路径和能量分布有着显著影响。在实际应用中，缺陷模可能会影响光的传输效率，甚至可以作为潜在的光存储或操控手段。 作者特别讨论了缺陷模对电偶极子自发发射功率的影响。电偶极子自发发射是指在没有外部驱动的情况下，电荷分布不均匀的粒子自然发射电磁辐射的过程。在光子晶体中，如果电偶极子被嵌入，其自发发射的电磁波可能会受到缺陷模的引导和改变，这可能会影响到光源的性能，例如辐射方向、强度分布或者量子效率。 这篇文章深入剖析了一维有限光子晶体中关键的物理现象，对于理解光子晶体的光学性质、设计新型光电子器件以及优化光的控制和传输具有重要的理论价值。通过掌握这些理论，科研人员可以在微纳尺度上进行光的操控，推动光子晶体在通信、传感器和量子信息处理等领域的发展。