Rsoft光子晶体微腔的设计与特性研究(2)
4.2.1 建立单缺陷光子晶体模型 11
4.2.2 谐振腔频率的仿真与选择11
4.2.3 单缺陷光子晶体微腔对照真14
4.3 对于光子晶体微腔改进实验15
4.3.1 对与单缺陷光子晶体微腔模型的改进15
4.4 Q值的计算17
结论 19
致谢 21
参考文献22
1 绪论
1.1 文章相关背景
随着时代的不断发展，电子产品在我们的日常生活中取代了许多传统物品，成为了我们生活中不可或缺的一部分，其实际应用于我们所处的社会的各个方面，而其中的半导体技术也随着时代的脚步日益走向成熟、发展壮大，与之相关的产品、产业也得到了长足的进步，由此确立其在生活中不可替代的位置。
一个事物的发展到了一定阶段一定会陷入一个“瓶颈”，而传统以电子为信息载体的学科技术正处于这个瓶颈中，这使科学工作者们将他们的视野移向了光子这一领域。光子拥有许多的优势明显的特性，如拥有传播速度快、频率极高、无相互作用等特点，这些特点使得光子器件较传统器件的反映时间更短、频带更宽、空间相容性更好，从而让光子器件具有极强的抗干扰能力、互联能力和非常优秀的储存能力[1,14]，通过以光子作为信息的载体，便可将信息的超高速处理由一个想法转化为现实的运算和通信手段。
由此可见现代光子器件的发展在社会进步方面起着举足轻重的位置，而发展光子半导体材料也自然而然的成为现阶段科学事业的重要任务之一，而光子晶体的新概念是由E.Yablonovitch 和S.John于1987年由半导体晶体的带隙理论为蓝本提出的[2.13]，也就是从此，光子晶体的理论与研究踏上了高速发展的道路。
1.2 光子晶体简介
1987 年，E. Yablonovitch 和 S.John 分别独立地提出了光子晶体的新概念，其理论是以半导体晶体的带隙理论为依据。光子晶体是一种由具有不同折射率的介质按照周期性排列方式组成的的光学结构体，其介电常数在空间结构中的排布也呈周期性，是一种人工制造的微型结构。因为这种人工制造的微型结构类似于晶体的“周期性结构”，故称之为光子晶体。 根据空间中周期性的文数不同，光子晶体可以分为一文、二文和三文光子晶体。图 1.1 分别为一文、二文和三文光子晶体的模型。光子晶体中晶胞的单元尺度是光波长量级，光子晶体可以控制一定波长的光子流。
光子晶体是一种由具有周期性排列的不同折射率的介质组成的有一定规律的人造微型光学结构体。光子晶体中的光子能带之间存在着一定宽度光子带隙，具有光子带隙是光子晶体的一大本质特征，由于光子晶体具有光子带隙，使之能够阻断特定频率的光子，从而影响光子的运动。其具体是光子带隙的频率范围里的光波或电磁波无法在这个光子晶体里传播，只有频率落在带隙里的光波或电磁波可以在光子晶体里近乎无损地传播。光子晶体带隙的宽度、位置、其介质的介电常数比值、周期排列的单元尺寸及排列方式都有关系。就像半导体中原子点阵可以控制电子传播一样，光子晶体中不同介电常数的排列可以控制一定频率的光的传播[3]，这种影响类似于半导体晶体对电子行为的影响。由半导体在电子方面的应用，人们推测并想通过光子晶体制造的器件来控制光子的运动，例如制造光子计算机、低阈值激光器等。另外在自然界中也被发现存在天然的光子晶体结构，如一些鸟类的羽毛的蛋白质和蝶类的蛋白质中。