基于MATLAB的超晶胞平面波展开法光子晶体能带计算系统

资 源 简 介

本项目采用MATLAB实现长方形周期排列圆柱光子晶体的能带结构计算。通过超晶胞建模和平面波展开法求解Maxwell方程，精确分析光子晶体的本征频率分布，为光子晶体设计提供可靠的计算工具。

详 情 说 明

基于超晶胞平面波展开法的长方格子圆柱光子晶体能带结构计算系统

项目介绍

本项目是一个专门用于计算长方形周期排列圆柱形介质柱光子晶体能带结构的计算系统。系统采用超晶胞方法构建周期性结构模型，通过平面波展开法求解Maxwell方程组，能够精确计算光子晶体在倒格子空间中的本征频率分布。该系统可广泛应用于光子晶体器件的设计与优化，为光子带隙材料的研究提供强有力的计算工具。

功能特性

• 超晶胞周期性建模：采用超晶胞技术构建长方形周期排列的圆柱介质柱结构模型
• 平面波展开求解：基于平面波展开法高效求解Maxwell方程组的本征值问题
• 双偏振模式支持：完整支持TE和TM两种偏振模式的能带计算
• 能带结构分析：自动生成频率与波矢的关系曲线，直观展示能带特性
• 光子禁带识别：自动分析禁带宽度、中心频率和品质因数等关键参数
• 场分布可视化：提供特定k点处的电场/磁场分布可视化功能
• 参数敏感性分析：支持几何参数变化对能带结构的定量影响分析

使用方法

1. 参数配置：设置晶格常数a,b、圆柱半径r、介质介电常数ε等结构参数
2. 计算设置：选择平面波截断数，定义k点采样路径（如Γ-X-M-Γ路径），指定偏振模式
3. 执行计算：运行主程序进行能带结构计算
4. 结果分析：查看能带图、禁带分析报告和场分布可视化结果

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，包括结构参数输入与验证、超晶胞模型构建、平面波基矢生成、Maxwell方程矩阵构建、本征值求解、能带数据采集与分析、结果可视化输出等完整计算流程。该文件实现了从参数设置到最终结果生成的全自动化计算过程，用户可通过修改输入参数灵活适应不同的计算需求。