MATLAB实现的一维光子晶体传输矩阵法带隙分析系统

资 源 简 介

本项目基于传输矩阵法，通过MATLAB构建多层介质周期性结构模型，计算光子晶体的透射谱与能带特性。系统可自动扫描参数空间，识别光子禁带位置，并提供可视化分析结果，适用于光子晶体带隙特性研究。

详 情 说 明

一维光子晶体传输矩阵法带隙特性分析系统

项目介绍

本项目实现基于传输矩阵法的一维光子晶体能带结构计算与可视化分析。系统通过建立多层介质周期性结构的传输矩阵模型，计算光子晶体在不同波长/频率下的透射率特性，通过扫描参数空间识别光子禁带区域，并生成直观的带隙分布图像。可分析不同周期数、介质参数对带隙特性的影响，为光子晶体设计提供理论依据。

功能特性

• 传输矩阵法计算核心：采用严格的传输矩阵方法，精确计算电磁波在一维周期性介质结构中的传播特性
• 多参数扫描分析：支持波长/频率范围内的自动参数扫描，识别光子禁带区域
• 可视化输出：生成带隙分布图、透射率曲线等多种可视化结果
• 参数影响分析：研究周期数、介电常数、入射角度等参数对带隙特性的影响
• 特征提取功能：自动提取禁带特征数据，包括带隙中心位置、带宽、带边频率等关键参数

使用方法

输入参数设置

1. 结构参数：周期层数(N)、单周期厚度(d)、介电常数(ε1, ε2)
2. 材料参数：各层折射率(n1, n2)或介电常数
3. 扫描参数：波长范围(λ_min, λ_max)或频率范围(ω_min, ω_max)
4. 计算参数：步长精度(Δλ/Δω)、入射角度(θ)

输出结果

1. 带隙分布图：横坐标为波长/频率，纵坐标为透射率/反射率的二维彩色映射图
2. 禁带特征数据：带隙中心位置、带宽、带边频率等参数表格
3. 透射率曲线：特定参数下的透射率随频率变化曲线
4. 参数影响分析图：不同结构参数对应的带隙变化对比图

系统要求

• MATLAB R2018a 或更高版本
• 支持矩阵运算和图形绘制的标准MATLAB环境
• 建议内存4GB以上，用于处理大规模参数扫描计算

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初始化设置、传输矩阵模型的构建与求解、频域特性的扫描计算、禁带特征的自动识别提取，以及多种分析结果的可视化输出。该文件通过模块化设计实现了从参数输入到结果展示的完整工作流程，为用户提供一体化的光子晶体带隙特性分析解决方案。