采用平面波展开法模拟2维光子晶体的能带结构,FDTD法模拟2维光子晶体能量传输...

资 源 简 介

采用平面波展开法模拟2维光子晶体的能带结构,FDTD法模拟2维光子晶体能量传输...

详 情 说 明

光子晶体作为一种周期性介电结构，在光控领域具有重要应用价值。平面波展开法是分析光子晶体能带结构的经典方法，其核心思想是将电磁场和介电常数在倒格矢空间展开为平面波的叠加。对于二维光子晶体，该方法能有效求解特定波矢k对应的本征频率，从而绘制出完整的能带图。通过能带分析可识别光子带隙的位置和宽度，这是设计光子器件的基础。

时域有限差分法(FDTD)则是模拟电磁波在光子晶体中传输过程的利器。该方法通过离散化麦克斯韦方程组，能直观展现电磁场在空间中的动态传播特性。在二维光子晶体能量传输模拟中，FDTD可以清晰呈现缺陷态导致的局域场增强、波导中的定向传播等现象。结合能带结构计算结果，FDTD仿真可验证带隙对特定频段光的阻断效果。

两种方法形成互补：平面波展开法从频域揭示静态能带特性，FDTD从时域展示动态传输过程。在实际研究中，常先通过平面波法确定带隙范围，再使用FDTD设计具体功能器件，如波导、谐振腔等。这种组合策略已成为光子晶体研究的标准化流程。