基于Matlab GUI仿真多光束干涉形成光子晶格

趙澤興，石智偉，左茂武

（廣東工業大學 機電工程學院，廣東 廣州 510006）

光子晶體是一種由不同介電常數的材料組成并在空間中呈周期性分布的微型結構，在1987年由E.Yablonovitch[1]提出。同年間，S. John[2]又提出光子能帶結構理論。光子晶體存在能帶帶隙，而頻率處于帶隙中的光子將無法傳播，此特性與半導體特性相似，從而達到控制光傳播的作用。因此，光子晶體的應用價值和應用前景非常廣闊。如制作太赫茲頻段器件[3]、光濾波器件[4]，設計全向反射鏡[5]、超寬頻帶天線[6]，或是應用在太陽能能源領域[7]。

光子晶體在自然界中的存在極少，通常通過人工制備，其制備方法包括機械制備法[8]、多光束激光全息光刻法[9]、化學刻蝕法[10]、膠體自組裝密堆積法[11]等。其中激光全息干涉法是最為有效的方法之一，通過多束干涉激光干涉成有效的光子晶格。其主要原理是光折變效應，當光束入射光子晶體時，光束誘導光子晶體折射率發生變化。光子晶體是一種光敏感材料，采用周期干涉光照射背景光子晶體時，即形成光子晶格。當需要調節光子晶格的參數時，只需要調節干涉激光的參數，例如入射角、方位角、相位等等。其較于其他制備光子晶體的方法，具有參數可調、成本低、制備效率高等優點[9,12-15]。

如果直接進行實驗研究，效率往往很低，因此在進行實驗之前，理論的計算仿真必不可少。如今針對光學理論計算仿真的軟件較多，在光子晶格工作中常使用Matlab進行數值仿真[16-18]，但Matlab軟件對每次計算都需要重新進行一系列的代碼編輯，因此需要將功能集成化。……