平面波法
-
-
-
-
基于平面波展开法的二维光子晶体能带仿真系统
该项目利用平面波展开法（Plane Wave Expansion Method）深入分析二维光子晶体在不同极化模式下的光学特性。其核心任务是求解受周期性介电常数调制的麦克斯韦方程组，通过将空间变化的介电函数和电磁场展开为傅里叶级数，将其转化为矩阵本征值问题进行数值求解。系统支持正方形晶格、三角形晶格等多种常见的二维结构，能够分别计算并绘制TE（横电波）和TM（横磁波）模式的能带结构图。该工具允许用户通过调整介质柱的半径、晶格常数、介质与背景的折射率对比度等关键参数，精确观测光子禁带（Photonic Ba -
基于PWE法的二维光子晶体能带计算与禁带分析工具
本项目基于电磁场理论中的平面波展开法（Plane Wave Expansion Method, PWE），实现对二维光子晶体光子能带结构的精确计算与禁带分析。程序首先根据用户设定的几何参数（如晶格常数、介质柱或空气孔半径）和物理参数（背景介电常数、散射体介电常数）构建周期性介电结构模型，支持正方晶格和三角晶格等多种布拉菲晶格形式。核心算法通过将麦克斯韦方程组转化为倒易空间中的代数特征值问题，在第一布里渊区的不可约边界上进行波矢量扫描，求解出对应的本征频率。功能涵盖了TE模式（电场平行于横截面）和TM模式（磁场平行于横截面）的独立计算，能够绘制出清晰的ω-k色散关系曲线图（能带图）。系统具备自动检测光子禁带的功能，能够识别并输出带隙的起始频率、终止频率及绝对带宽，并计算相对带宽（Gap-to-Midgap Ratio）以评估禁带性能。该工具不仅适用于理论教学演示周期性结构对光波的调制作用，还能辅助科研人员设计具有特定频率禁带的光学器件，如光子晶体波导、反射镜及高Q值微腔，体现了通过禁带调控实现宽频带光控制的应用价值。
