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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