基于MATLAB的二维光子晶体禁带特性计算与可视化分析系统

资 源 简 介

本MATLAB项目利用平面波展开法(PWM)求解麦克斯韦方程组的本征值问题，精确计算二维光子晶体的能带结构，自动识别并标注光子禁带的位置与宽度，支持结果可视化分析。

详 情 说 明

二维光子晶体禁带特性计算与可视化分析系统

项目介绍

本项目基于平面波展开法（PWM）开发了一套完整的二维光子晶体能带结构数值计算与可视化分析系统。系统通过求解麦克斯韦方程组的本征值问题，精确分析光子晶体的周期性结构对电磁波传播的影响，能够自动识别并标注光子禁带的位置和宽度，为光子晶体器件的设计与优化提供强有力的计算支持。

功能特性

• 多种晶格结构支持：支持正方形、三角形、六角形等常见晶格结构
• 灵活的参数配置：可自定义晶格常数、介质柱介电常数、几何参数等关键参数
• 智能禁带分析：自动识别禁带位置，计算禁带宽度，生成详细分析报告
• 丰富的可视化输出：提供能带结构图、电场分布图、参数影响曲线等多种可视化结果
• 高精度计算：采用平面波展开法，通过截断数控制计算精度
• 数据导出功能：支持计算结果导出为MAT格式文件，便于后续分析

使用方法

1. 参数设置：根据需要计算的光子晶体结构，设置晶格类型、晶格常数、介电常数、几何参数等输入参数
2. 计算配置：指定波矢扫描路径（如Γ-X-M-Γ路径）和平面波展开截断数
3. 执行计算：运行主程序开始能带结构计算
4. 结果分析：查看生成的能带结构图、禁带分析报告和电场分布可视化结果
5. 数据导出：根据需要导出计算结果数据

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 推荐内存：8GB以上
• 磁盘空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括光子晶体结构参数的定义与验证、基于平面波展开法的能带计算引擎、本征值问题的矩阵求解器、能带数据的后处理与分析算法、禁带特征的自动识别与标注逻辑、多种可视化图形的生成与渲染组件，以及结果数据的导出接口。该文件通过协调各功能模块的工作流程，实现了从参数输入到结果输出的完整计算分析链路。