摘要：研究了光在一維周期性介電材料中的傳播特性，指出傳統(tǒng)的高反膜只是光子晶體的一個特例，從而從光子晶體的角度對多層膜系的設計提出了一條新的思路，同時研究了材料的介電常數(shù)以及結構與高反帶帶寬之間的關系。最后通過在多層膜中引入摻雜（中間一層被另一種介質所代替），得到第一能隙中摻雜模式的頻率與摻雜材料的介電常數(shù)之間的對應關系，由此提出一種精確測量介質介電常數(shù)的方法。

引 言

近年來，電磁波在人工周期性介質材料中的行為越來越受到人們的重視。人們把人造的折射率周期性變化的結構材料稱為光子晶體。在某些頻率下，電磁波不能在其中傳播，形成光子能隙，類似于固體晶格中的能帶結構。由于光子在光子晶體中的運動規(guī)律與電子在固體晶格中的運動規(guī)律類似，亦具有光子能帶和能隙結構，因此人們通過類比套用了許多固體物理的概念，如布里淵區(qū)、色散關系、布洛赫（Bloch）波等來討論光子的運動規(guī)律。光子能隙的發(fā)現(xiàn)意味著可以抑制自發(fā)輻射 ，在基礎研究和實際應用兩方面都具有重要意義。類比于半導體，在光子晶體中摻雜后，會在光子能隙中引入局域模式，這將給激光技術和非線性光學等帶來全新的應用，如制作零閾值的激光器C光濾波器等。相對而言一維光子晶體在結構上最為簡單，易于制備。人們還希望光子晶體材料能夠具有較寬的完全光子能隙結構，即在某一頻段任意方向上光都不能在其中傳播。從應用角度考慮，三維光子晶體的完全能隙具有重要的應用價值，而對于一維光子晶體，Joannopoulos工作小組曾撰文指出，在一維結構中不可能出現(xiàn)完全能隙。但是最近還是Joannopoulos和他的同事們從理論和實驗上指出一維光子晶體結構系統(tǒng)具有全方向的三維能隙結構，因而用一維光子晶體材料可能制備出由二、三維光子晶體材料制作的器件。這一切為光子能帶結構材料的制備和應用開創(chuàng)了重要途徑。

因此在本文中首先詳細地討論一維光子能帶結構中的光學傳輸特性，由此指出傳統(tǒng)的高反膜只是光子晶體的一個特例，從而從光子晶體的角度對多層膜系的設計提出一條新的思路；并解釋了為什么傳統(tǒng)高反膜只在奇數(shù)倍入射光處存在高反帶；同時通過改變一種材料，得到第一高反帶的寬度與該材料的介電常數(shù)之間的關系。最后通過在多層膜中引入摻雜，使得中間一層膜層被另一種介質所代替，由此來提出一種測量介質介電常數(shù)的方法。

......

 點此下載全文內容：一維光子晶體材料中的光學傳輸特性.pdf (323 K)