基于光子晶体的微带滤波器的设计与仿真开题报告

1. 研究目的与意义

背景：1987年，美国的e. yablonovitch 和 s. john，分别在研究如何抑制光的自发辐射和电介质中光子局域时，共同借鉴固体物理中固体的晶格周期性及其能带特性，开创性的各自独立地提出了光子晶体。光子晶体自诞生以来，在短短的二十几年里，迅速成为各国科学家研究的热点。

目的：能带理论指出，电子由于受到晶格周期势场的散射，散射波相互干涉而形成能带结构，各能带之间会有带隙。如果电子的能量在通带内，则电子以布洛赫波的形式存在，可以在固体中传播。如果电子态的能量正好落在了禁带内，电子态将是局域的，不能在固体中传播。我们利用光子带隙与光子局域设计给予光子晶体的微带滤波器。

意义：相对于电子器件来说，光子器件具有很多优势，比如能耗小，集成度高等，因而随着半导体集成度的物理极限限制，我们希望能找到高集成度的光子晶体新器件。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1．查阅文献资料，了解光电晶体材料的研究现状；

2．认真学习cst三维电磁场仿真软件；

3. 研究的方法与步骤

在研究过程中以理论研究为主，采用一套较为完整的从原理分析、模型构建、数值仿真及优化的研究方案。

其中原理分析主要是从经典的电动力学以及电磁波传播理论发展起来的转移矩阵方法和格林函数方法。

数值仿真则使用cst的电磁全场仿真软件，支持射频大型、复杂样品的设计与计算。

4. 参考文献

1. d. cassagne, c. jouanin, d. bertho, “ photonic band gaps in a two-dimensional graphite structure”, phys. rev. b, 52(4), 2217-2220(1995).

2. d. cassagne, c. jouanin, d. bertho, “optical properties of two-dimensional photonic crystals with graphite structure”, appl. phys. lett, 70(3), 289-291(1997).

3. a. barra, d. cassagne, c. jouanin, “existence of two-dimensional absolute photonic band gaps in the visible”, appl. phys. lett, 72(6), 627-629(1998).

5. 计划与进度安排

第3—14周，2022年3月19日-6月5日，按开题报告撰写论文；

第8—9周，2022年4月23日-5月6日，汇报课题进展情况，回答老师提问；

第11—12周，2022年5月16日-5月22日，向老师提供初稿，并按照意见修改；