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摘 要：将光子晶体应用于雷达、天线等微波设备可进一步提高其性能。本文对（磁性）光子晶体中的自准直特性及其应用做了系统研究和深入分析。首先，利用平面波展开法，编程仿真了（磁性）光子晶体能带结构；从色散曲线与等频图入手,提出六边形基元介质型光子晶体，实现了宽频全角度自准直传输；并由此设计出较低插入损耗、较高传输效率的波分解复用器；接着，详细分析了磁性光子晶体能带结构的影响因素，首次研究了磁性光子晶体自准直特性，设计出磁可调的自准直虚拟波导；提出应用介质型光子晶体和磁性光子晶体构成异质结，设计出频率可调 90 度弯曲器、T 型自准直分束器；最后，提出了多磁场控制实现弯曲、分束的方法，通过铁氧体柱的层数控制自准直电磁波束的传播方向及能量的大小，本方法避免了引入结构线缺陷对工艺精度上的要求。 59260
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毕业论文关键词：光子晶体，自准直，波分解复用器，弯曲器，分束器
Abstract: photonic crystals is proposed to realize the full angle self-collimation broadband transmission. Thus we designed wave decomposition multiplexer with low insertion loss and high transmission efficiency. And then, we analyzed the influence factors of magnetic photonic crystal band structure. The self-collimation characteristic of magnetic photonic crystal is studied for the first time. Self-collimation virtual waveguide is designed, and can be adjusted through additional magnetic field. Heterojunction composed of magnetic photonic crystal dielectric photonic crystals is proposed to realize the adjustable 90 degree bend and T splitter. Finally, we put forward the bending and splitting being controlled by many magnetic fields method. The layer number of ferrite column can be changed to control direction and energy of the electromagnetic beam propagation. This method avoids the introduction of line structure defect.
Keywords: Photonic crystals, Self-collimation, Wave multiplexer, Bender, Beam splitter
目 录
1 绪论 .. 4
1.1 光子晶体简介 . 4
1.2 光子晶体特性 . 6
1.3 磁性光子晶体 . 8
1.4 本文的主要研究内容及结构安排 .. 10
2 光子晶体理论基础和数值计算方法 .. 11
2.1 光子晶体的波动方程 11
2.2 光子晶体的比例法则与时间反演对称特性 13
2.3 介质光子晶体的平面波展开法 . 13
2.4 磁性光子晶体的平面波展开法 . 17
3 介质光子晶体中的自准直效应及应用 20
3.1 等频曲线与最大准直角 . 21
3.2 二维六边形基元光子晶体的自准直特性及应用 .. 22
3.2.1 二维六边形基元光子晶体的准直特性及其影响因素 .. 22
3.2.2 基于六边形基元光子晶体自准直特性的虚拟波导设计 24
3.3 基于自准直光子晶体的波分解复用器设计 25
3.3.1 波分解复用器的结构与准直特性 25
3.3.2 波分解复用器的性能参数 26
4 磁性光子晶体的特性及应用 .. 28
4.1 磁性光子晶体的带隙特性 .. 28
4.2 磁性光子晶体的准直特性 .. 30
4.3 基于磁性自准直光子晶体的频率可调波导设计 .. 31
5 磁性自准直光子晶体弯曲器和分束器设计 .. 33
5.1 基于光子晶体异质结的弯曲器和分束器设计 . 33
5.1.1 基于光子晶体异质结的频率可调 90 度弯曲器设计 33
5.1.2 基于光子晶体异质结的频率可调 T 型分束器设计 . 35