TiO2/MgF2光子晶体传输及滤波性能研究开题报告

光子晶体是由周期性排列的不同折射率的介质制造的规则光学结构。这种材料因为具有光子带隙而能够阻断特定频率的光子，从而影响光子运动的。这种影响类似于半导体晶体对于电子行为的影响。

光子晶体器件是折射率不同的材料交替层的周期性结构。限制在光子晶体内部的波导可以具有非常尖锐的低损耗弯曲，这可以使集成密度增大多个数量级。这是一个光子晶体波导的研究。晶体具有砷化镓晶柱格栅。根据晶柱间距，一定频率范围内的波将发生反射，而不是通过晶体传播。这个频率范围称为光子带隙。移除晶体结构中的部分砷化镓晶柱后，将产生适合带隙内频率的波导，随后光可以沿波导几何轮廓传播。

迄今为止，已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出，包括无阈值的激光器，无损耗的反射镜和弯曲光路，高品质因子的光学微腔，低驱动能量的非线性开关和放大器，波长分辨率极高而体积极小的超棱镜，具有色散补偿作用的光子晶体光纤，以及提高效率的发光二极管等。

和微电子技术正在走向物理上和技术上的极限，以光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个共识，近年来，我国科学工作者在光子晶体材料的基础研究方面取得了一些令人瞩目的研究成果。我国可以将发展新一代工艺用于光子晶体材料和器件的制造。目前我国大规模集成产业正处于迅速增长阶段，从技术战略上考虑，可以将发展新一代集成电路技术与光子晶体技术统筹规划，在集成 电路制程基础上发展光子晶体制程，不仅可以节约大量的资金投入，还可能实现两大类信息技术的合理衔接，实现微电子技术向光子技术的顺利过渡。

传输矩阵法是将麦克斯韦方程组化成传输矩阵形式，同样变成本征值求解问题，在计算传输光谱时比较方便。本论文研究由材料TiO2和MgF2构成的一维光子晶体，利用传输矩阵法研究其在可见及红外区域的光学传输特性。

研究内容： 由材料TiO2和MgF2构成的一维光子晶体，利用传输矩阵法研究其在可见及红外区域的光学传输特性。利用matlab软件，分析TiO2和MgF2的厚度、中间缺陷层等因素，对一维光子晶体传输特性的影响。 预期目标： （1）根据传递矩阵法，分析TiO2/MgF2光子晶体的带隙和透射等函数表达式。 （2）分析TiO2/MgF2膜层厚度对光子晶体带隙和透射率的影响。 （3）分析周期对光子晶体透射谱中禁带的影响。 （4）分析缺陷介质折射率对透射峰的峰值影响，缺陷介质厚度的增加对透射峰移动的影响。