缺陷對(duì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體透射譜的影響

韋應(yīng)生

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?以對(duì)稱結(jié)構(gòu)一維光子晶體為研究對(duì)象，通過構(gòu)造與分析該對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體折射率分別為2.61、1.46，其介質(zhì)薄膜厚度分別為740納米、1329納米，結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為1.9納米、1071納米，將對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體結(jié)構(gòu)模型中插入對(duì)稱缺陷光子晶體模型，則得出若干透射譜，并對(duì)其進(jìn)行分析以期明晰缺陷對(duì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體透射譜的影響。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?缺陷;對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體;透射譜;影響

[中圖分類號(hào)] ?O77 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2018）26-0181-01

基于光子晶體具有良好光學(xué)傳輸能效，為此該結(jié)構(gòu)一經(jīng)問世就成為社會(huì)各界的關(guān)注熱點(diǎn)，其中光子帶隙結(jié)構(gòu)是光子晶體較為獨(dú)特的構(gòu)成形式之一，當(dāng)有光頻率攝入該結(jié)構(gòu)中時(shí)，該結(jié)構(gòu)會(huì)作出兩種反應(yīng)：一是在光頻率與光子晶體導(dǎo)帶頻率處于相同范疇時(shí)，該結(jié)構(gòu)則允許光通過;二是在光頻率處于光子晶體禁帶頻率范疇時(shí)，該結(jié)構(gòu)則不允許光通過。基于此，怎樣利用該特性實(shí)現(xiàn)對(duì)光頻率與對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體的控制，成為研究學(xué)者不懈追求的方向，然而該結(jié)構(gòu)投射存在一定缺陷，為使該缺陷得以恰當(dāng)置入，研究缺陷對(duì)該結(jié)構(gòu)的影響顯得尤為重要。

一、無缺陷的影響

光子晶體為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在不改變其參數(shù)情況下，以n=1、n=2、n=3、n=4、n=5為基元介質(zhì)排列周期，借助MATLAB進(jìn)行計(jì)算繪出透波譜，在1.00ω/ω0處出現(xiàn)缺陷模，n值與缺陷帶寬呈反比，且始終處于1.00ω/ω0兩側(cè)，通過對(duì)其透射譜進(jìn)行分析可知，雖然該結(jié)構(gòu)內(nèi)并無缺陷影響，但仍有空位缺陷呈恒定狀態(tài)出現(xiàn)在該結(jié)構(gòu)中，這對(duì)研究并升級(jí)單通道光學(xué)濾波器及相關(guān)元件有所幫助。

二、將單缺陷插入對(duì)稱中心的影響

在不改變其他參數(shù)情況下將介質(zhì)C置于對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體中，依據(jù)排列規(guī)律將得到C（BA）n等兩種模型，光子晶體鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，以n=1、n=2、n=3、n=4、n=5為基元介質(zhì)排列周期，經(jīng)計(jì)算繪出透波譜，以1.00ω/ω0為中軸線對(duì)稱分布禁帶，缺陷模未出現(xiàn)在光子晶體禁帶中心，伴隨n不斷增大，在對(duì)稱禁帶中分別裂出全新的透射帶，在n值大到一定程度時(shí)該缺陷模將呈窄帶狀態(tài)，并有較寬的全反射帶存在于頻率范疇內(nèi)，這對(duì)研究全反射鏡有指導(dǎo)價(jià)值[1]。

三、兩端插入對(duì)稱缺陷的影響

將兩層或多層缺陷呈對(duì)稱狀插入光子晶體結(jié)構(gòu)兩端時(shí)，依據(jù)排列規(guī)律將得到C（AB）n等兩種模型，以n=1、n=2、n=3、n=4、n=5為基元介質(zhì)排列周期，經(jīng)計(jì)算繪出透射譜，通過對(duì)該譜進(jìn)行觀察可知，其與無缺陷光子晶體透射譜基本一致（n值不斷增大條件下），以1.00ω/ω0為中軸線對(duì)稱分布禁帶，表明該結(jié)構(gòu)可通過調(diào)節(jié)基元介質(zhì)周期驅(qū)動(dòng)缺陷模，使其對(duì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體透射性產(chǎn)生影響，實(shí)現(xiàn)有目的的調(diào)節(jié)目標(biāo)，若n=1則該結(jié)構(gòu)中透射帶上仍然有頻率位置存在，若n=5則該結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯缺陷，通過對(duì)該結(jié)構(gòu)及其透光譜進(jìn)行分析可知，這種變化規(guī)律可用于設(shè)計(jì)單通道光學(xué)濾波器，在置入缺陷C后能對(duì)該結(jié)構(gòu)帶寬變化速率進(jìn)行控制，使相關(guān)設(shè)備功能性更強(qiáng)。

四、排列周期間插入對(duì)稱缺陷的影響

將缺陷C插入對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體內(nèi)側(cè)時(shí)，依據(jù)排列規(guī)律得到C（AB）n等四組模型，通過對(duì)這四組模型進(jìn)行分析可知，光子晶體（AB）n和（BA）n將缺陷C分離開來，同時(shí)n值與光子晶體缺陷距離呈正相關(guān)，以n=1、n=2、n=3、n=4、n=5為基繪制其透射譜，通過分析該譜發(fā)現(xiàn)在該結(jié)構(gòu)內(nèi)以1.00ω/ω0為中軸線對(duì)稱分布三條缺陷模，當(dāng)n值增大時(shí)缺陷會(huì)向1.00ω/ω0靠攏并呈簡(jiǎn)并態(tài)勢(shì)，三條缺陷模帶寬逐漸變窄距離隨之縮減，可以猜測(cè)當(dāng)n達(dá)到一定程度時(shí)，這三條缺陷模將完全重合。通過對(duì)該狀態(tài)下對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體透射譜進(jìn)行系統(tǒng)分析可知，對(duì)稱缺陷距譜與n呈正相關(guān)，當(dāng)二者增大時(shí)結(jié)構(gòu)中缺陷模耦合作用隨之減弱，缺陷模距離隨之縮短，基于該規(guī)律可研究出更加靈敏的光學(xué)開關(guān)、光學(xué)濾波器等新設(shè)備。

五、基元介質(zhì)間插入對(duì)稱缺陷的影響

在基元介質(zhì)間插入介質(zhì)C，將產(chǎn)生對(duì)稱缺陷并依據(jù)排列規(guī)律得到（ACB）n等四組模型，依據(jù)缺陷基元介質(zhì)單元進(jìn)行排列與變化，同時(shí)可得出光子結(jié)構(gòu)晶體透射譜，該譜在1.00ω/ω0中對(duì)稱分布，在其兩側(cè)有頻率，并在其恒定處有缺陷模，在該結(jié)構(gòu)禁帶頻率范疇內(nèi)該缺陷模數(shù)量隨之驟增，由此可知該結(jié)構(gòu)頻率范疇與缺陷模數(shù)量呈正相關(guān)，且在兩側(cè)頻率中距離不等，以1.00ω/ω0為中線呈對(duì)稱狀態(tài)分布，通過對(duì)基元介質(zhì)間插入對(duì)稱缺陷進(jìn)行分析，為今后研究功能更全的濾波器奠定基礎(chǔ)[2]。

六、結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體無缺陷、單缺陷、對(duì)稱缺陷等狀態(tài)進(jìn)行分析可知，該結(jié)構(gòu)對(duì)缺陷產(chǎn)生不同反應(yīng)，對(duì)制作新型設(shè)備與元件具有極高價(jià)值，為此值得在當(dāng)今社會(huì)中被廣泛研究與使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]韋吉爵，蘇安，高英俊，等.缺陷對(duì)光子晶體透射能帶譜的簡(jiǎn)并效應(yīng)研究[J].激光技術(shù)，2017（1）：56-60.

[2]蘇安，白書瓊，陳穎川，等.缺陷對(duì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)光子晶體透射譜的影響[J].河池學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（2）：34-38.