一维sinc光子晶体塔姆态带隙的传输矩阵分析

本文主要探讨了一维sinc函数型光子晶体在激光与光电子学领域的塔姆态带隙特性研究。作者王筠基于传输矩阵法，详细推导了横磁波(TM波)斜入射到这种特殊结构时的反射系数、透射系数以及电场和磁场表达式。这种一维光子晶体被设计成由两个半无限的光子晶体构成的异质结，其工作原理类似于负介电常数材料与负磁导率材料的组合，当满足特定的匹配条件时，可以观察到塔姆态的存在。 研究发现，通过调整异质结两侧半无限光子晶体的光学厚度比例，可以有效地改变横磁波和横电波（TE波）的第一禁带特性。具体来说，减小光学厚度比会显著增加第一禁带的宽度，并使第一禁带位置发生蓝移，即向短波长方向移动。另一方面，当两种介质层的折射率按相同比例增大时，TM波和TE波的第一禁带宽度表现出相反的趋势：TM波的带宽扩大，TE波的带宽减小，而两者的第一禁带位置都会发生红移，即向长波长方向移动。 此外，研究还揭示了周期数和入射角对异质结透射谱的影响。周期数的变化会改变光子在晶体中的传播模式，而入射角则会影响光的传播路径和散射特性，从而影响透射谱的形状和特性。 这篇论文的重要贡献在于提供了一种理论框架，通过精确的数值计算，研究人员可以深入理解一维sinc函数型光子晶体在电磁波控制和光子晶体工程中的潜在应用，如光滤波器、光波导设计或者光子晶体传感器等。这些发现对于优化光子晶体的设计和性能具有实际意义，有助于推动光电子技术和纳米光子学的发展。