单轴应力对镜像一维光子晶体传光特性的影响

【摘要】自从光子晶体的概念被提出以来，科研工作者关于光子晶体的研究兴趣就一直没有消退过。随着越来越多的光子晶体理论研究方法被提出与完善以及光子晶体的制备工艺越来越成熟，各种各样新型光子晶体光通信器件已经慢慢的取代半导体电子器件称为了通信产业的基础。其中，关于利用光子晶体制备新型高灵敏度力光传感器便是其中一个重要的研究领域。本文就是在这种背景下，利用传输矩阵法结合Matlab软件模拟研究了利用光子晶体制备新型的力光传感器。本文主要做了以下两个方面的探索性工作：1.利用传输矩阵法，研究了由TiO2和SiO2两种材料构成的异质三周期一维光子晶体的传光特性。研究发现此结构能在波长为200nm~2000nm的范围内形成七处比较明显的光子带隙，并且随着波长的越长，带隙的宽度越大。本文重点研究了这种结构的光子晶体的透射谱线与入射角度，介质层数、以及介质层厚度的关系。发现此结构形成的光子带隙的大小和位置对介质层的循环周期数不敏感，但是对入射角度和介质层的厚度很敏感。这些特性为用此结构的光子晶体设计可调性、高品质、单通道和多通道滤波器以及压力和加速度传感器提供理论参考。2.利用传输矩阵法，研究了镜像异质三周期一维光子晶体中的光子局域态随单轴应力发生变化的特性。对于镜像异质三周期光子晶体，由于其镜像结构，破坏了光子晶体的有序性，产生了一个缺陷态，使其在较宽的光子禁带中心有一个光子局域态透射峰。研究表明：当对镜像异质三周期光子晶体施加单轴应力时，其中的光子局域态透射峰会随着应力的改变而发生剧烈的变化。当外部微弱的机械应力施加到光子晶体上时，对光子晶体形成一个拉伸应变，拉伸应变引起光子晶体结构的变化，进而大幅度影响光子局域态透射峰的透射率。结果表明：透射峰的透射率明显受单轴应力的影响。这些特性为用此结构的光子晶体设计超高灵敏度压力传感器提供理论参考。
【作者】李乾利；
【导师】温廷敦；
【作者基本信息】中北大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】光子晶体；传输矩阵法；镜像异质三周期结构；单轴应力；光子局域态；

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