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第一章 光子晶体概论 1

1．1光子晶体的概念 2

1．2光子晶体的分类 3

1．3光子晶体的特性 6

1．4光子晶体的应用 8

1．4．1高性能反射镜 8

1．4．2光子晶体滤波器 9

1．4．3光子晶体偏振器 10

1．4．4光子晶体波导 10

1．4．5光子晶体波分复用器 12

1．4．6光子晶体光纤 15

1．4．7光子晶体微腔激光器 21

1．4．8光子晶体传感器 22

1．4．9光子晶体光开关 24

参考文献 25

第二章 时域有限差分方法简介 28

2．1微商的差分近似 28

2．2麦克斯韦方程和FDTD形式 29

2．2．1一维直角坐标中的FDTD形式 31

2．2．2二维直角坐标中的FDTD形式 33

2．2．3三维直角坐标中的FDTD形式 36

2．3介质交界面电磁参数的选取 38

2．4数值稳定性条件 41

2．4．1时间离散间隔的稳定性条件 41

2．4．2Courant稳定性条件 43

2．4．3数值色散对空间离散间隔的要求 44

2．5吸收边界条件 45

2．5．1PML介质中的波方程 46

2．5．2平面波在PML中的传播特性 47

2．6FDTD中的常用激励源 51

2．6．1时谐场源 51

2．6．2高斯脉冲 52

2．6．3调制高斯脉冲 52

2．7FDTD方法的基本计算过程 53

参考文献 55

第三章 FDTD方法在光子晶体领域的应用 56

3．1二维周期结构光子晶体能带结构的计算 56

3．1．1二维矩形晶格光子晶体能带结构 56

3．1．2二维三角晶格光子晶体能带结构 60

3．1．3二维光子晶体缺陷模的计算 63

3．2周期结构二维光子晶体透过谱的计算 65

3．3有限大小二维光子晶体的计算 69

3．4二维平板光子晶体带隙的计算 70

3．4．1结合周期性边界条件计算光子晶体带隙 71

3．4．2结合PML吸收边界条件计算光子晶体波 73

3．5二维平板光子晶体能带结构的计算 74

3．6光子晶体缺陷膜品质因子Q值的计算 75

3．7金属光子晶体的计算 80

3．7．1Drude色散模型 80

3．7．2不考虑吸收的Drude金属模型 81

参考文献 83

第四章 光子晶体的其他理论计算方法 84

4．1平面波展开方法 84

4．2转移矩阵方法 88

4．2．1单层介质的传输和散射矩阵 88

4．2．2一维光子晶体透过率计算 92

4．2．3一维光子晶体能带结构计算 93

4．3基于平面波的转移矩阵法 95

4．3．1光子晶体本征模的转移矩阵 95

4．3．2透射和反射系数的计算 100

4．3．3能带结构的计算 102

4．4多重散射方法 105

4．4．1理论提出和符号标注 105

4．4．2理论推导 106

4．4．3计算模型的建立 113

参考文献 114

第五章 光子晶体的实验制备方法 116

5．1二维光子晶体的制备 116

5．1．1微波段二维光子晶体的制备 116

5．1．2二维平板光子晶体的微加工制备 117

5．1．3光子晶体光纤的实验制备 127

5．2三维光子晶体的制备 129

5．2．1微波段三维光子晶体的制备 130

5．2．2三维光子晶体的半导体制备技术 132

5．2．3三维光子晶体的自组织生长法 136

5．2．4多光束干涉法 139

参考文献 143

第六章 光子晶体中的负折射现象 148

6．1负折射材料的定义 148

6．2电磁波在负折射材料中的传播特性 149

6．3二维光子晶体平板的负折射现象 157

6．3．1二维正方晶格光子晶体中的负折射现象 158

6．3．2二维长方晶格光子晶体中的负折射现象 168

6．3．3二维三角晶格光子晶体中的负折射现象 173

6．3．4准周期光子晶体中的负折射现象 178

6．4二维平板光子晶体中的负折射现象 182

6．5三维光子晶体中的负折射现象 184

参考文献 188

附录一 计算二维光子晶体能带结构的FDTD程序 191

附录二 计算二维光子晶体场分布的FDTD程序 201

附录三 计算一维光子晶体透过率的转移矩阵程序 212

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