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材料色散对1维光子晶体缺陷模影响的研究_熊翠秀蒋练军

第37卷第6期

2013年11月

激光技术LASERTECHNOLOGY

Vol.37,No.6November,2013

文章编号:1001-3806(2013)06-0742-05

材料色散对1维光子晶体缺陷模影响的研究

熊翠秀,蒋练军

(湖南城市学院通信与电子工程学院,益阳413000)

摘要:为了分析材料色散对缺陷模的影响,对色散材料采用洛伦兹振子模型,利用传输矩阵法计算了含缺陷1

维光子晶体的透射谱,分析了各层的色散对该结构1维光子晶体缺陷模的影响。结果表明,无论是高、低折射率介如质还是缺陷层的色散都可以引起缺陷模的频移或分裂;缺陷模的频移方向与考虑色散后光学厚度的变化有关,果光学厚度增大,则发生红移,反之则发生蓝移;低折射率介质的色散使缺陷模频移的效果最显著。这一结果对光子晶体的设计和研究有一定的参考价值。

关键词:光电子学;缺陷模频移;传输矩阵法;材料色散

中图分类号:O474

文献标识码:A

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.008

Influenceofmaterialdispersionondefectmodesof

1-Dphotoniccrystal

XIONGCui-xiu,JIANGLian-jun

(CollegeofCommunicationandElectronicEngineering,HunanCityUniversity,Yiyang413000,China)Abstract:Inordertostudyinfluenceofmaterialdispersionondefectmodesof1-Dphotoniccrystal,thetransmissionspectrumofthe1-Dphotoniccrystalwithdispersivematerialwascalculatedbasedonopticaltransmissionmatrix,andthedispersivematerialwasdescribedbytheLorentzoscillatormodel.Theeffectofmaterialdispersionondefectmodesofphotoniccrystalswasanalyzed.Theresultsshowthatwhetherthedispersionofhighandlowrefractiveindexmediumorthedispersionofdefectwillbringfrequencyshiftorsplittingofdefectmodes;thedefectmodewillbringred-shiftiftheopticalthicknessofdispersivemediumisthickerthanthethicknessofcommonmedium,andthedefectmodewillbringblue-shiftwhentheopticalthicknessofdispersivemediumisthinnerthanthethicknessofcommonmedium;themostobviouseffectoffrequencyshiftofdefectmodesresultsfromthedispersionoflowrefractiveindexmedium.Theresultshavecertainreferencevaluetothedesignandresearchofphotoniccrystal.

Keywords:optoelectronics;frequencyshiftofdefectmodes;transfermatrixmethod;materialdispersion

引言

波长或频率有关,即有色散,考虑材料的色散后问题

将更加复杂化。有学者对色散介质采用洛伦兹模型,运用传输矩阵法研究了色散对1维光子晶体光子带隙的影响,其色散强度、谐振频率及高低折射率。色散对介质的折射率之差对光子带隙有影响光子晶体的透射谱也有影响,以往的研究主要集中

[11]

在缺陷的色散对缺陷模的影响上。WANG等人对色散介质采用洛伦兹模型,并用时域有限差分法计算了含色散缺陷1维光子晶体微腔的透射谱,详细研究了缺陷模的频移特性,其研究结果显示,缺陷的色散使低频端和高频端的缺陷模分别向更低频端和更高频端发生频移,而使谐振频率附近的缺陷模中心频率两边出现了两个或更多的模式。CHEN等[12][13]

人和HU等人也用洛伦兹振子模型,用传输矩阵法和简正耦合模理论研究了缺陷的色散对缺陷

[9-10]

光子晶体是由折射率或介电常数周期性变化的

其概念最早于1987年分别由YABLONO-材料,

VITCH和JOHN提出[1-2]。由于材料的周期性从而出现光子带隙。当周期性结构中引入缺陷时,会在光子带隙内产生缺陷模,缺陷模的位置、数目和偏振特性与缺陷的厚度、个数、周期数、折射率及入射角

[3-8]

。普通意义上讲,材料的折射率与材料和等有关

基金项目:湖南省益阳市科技计划资助项目

(2012JZ09)

),作者简介:熊翠秀(1980-女,硕士,现主要从事光学

方面的研究工作。

E-mail:xiongcuixiu@163.com

收稿日期:2013-02-26;收到修改稿日期:2013-04-17

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