上门服务基于comsol模拟的短程有序的非晶光子晶体能带

发布日期：2024-12-22 06:27 点击次数：106

1980 年，Bell Communication Research 的 Eli Yablonovitch 提议了一个想考：怎么减少特定频率限制内半导体激光器的损耗？他在透明介质中切割出周期性圆孔，并不雅察到一定频率限制内的光发生了损耗，无法穿透。Yablonovitch 发现这些结构与具有传导和价带的半导体近似，并将它们定名为光子晶体（与普林斯顿大学的 Sajeev John 配合）。光子晶体即光子禁带材料，从材料结构上看，光子晶体是一类在光学轮番上具有周期性介电结构的东说念主工计划和制造的晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制相近似，光子带隙材料粗略调制具有相应波长的电磁波上门服务，当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量造成能带结构。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不可投入该晶体。本模子基于“Topological states in amorphous magnetic photonic lattices”（PHYSICAL REVIEW B 99， 045307 (2019)）一文，对非传统的一类光子晶体：短程有序的二维非周期光学系统--非晶磁光子晶格（AMPLs）计议了其能带及透射行动。

图1 几何结构

如图1所示，咱们当先诳骗comsol拓荒其基本模子，不错看到咱们以一个四孔结构为一个周期，并将其阵列化为四份分袂排布在四个角，然后将其旋转至苟且角度，这既是光子晶体的原胞。

图2 材料赋予

咱们将几何分袂赋予材料，如图2所示，咱们给非圆孔区域赋予空气介质，而圆孔区域赋予相应的介质材料，折射率实部为2，折射率虚部为0。

图3 倒易晶格矢量的计较

计较时咱们当先能带计较，需要用到的comsol物理场是电磁波频域，由于晶体具有重迭的机构，因此不错使用周期性界限条目，这么一来只需要一个原胞，带隙分析计划的难点在于能带图中必须对波矢进行扫描，而且，因为此结构的旋转对称性的短少，咱们必须计较系数第一布里渊区的能带结构，以得到通带和带隙信息。

图4 Floquet周期界限条目的赋予

仿真中，传播波的波矢k动作Floquet界限条目，扫描k的限制由光子晶体的倒易晶格矢量信服，而这些矢量由晶格基矢信服。二维光子晶体有两个晶格基矢，即a1和a2，使用图3相干式凭证a1和a2不错计较倒易晶格矢量b1和b2，其中假设 a3 是单元矢量ez。骨子模子成就如图4所示，原胞的两对界限齐需要赋予Floquet周期界限条目。终末咱们使用特征频率计议要道来对其能