專利名稱：一種二維等離子體光子晶體帶隙控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波器件領(lǐng)域，具體涉及一種微波器件禁帶形成的控制方法。
背景技術(shù)：
等離子體光子晶體是指等離子體和介質(zhì)呈周期結(jié)構(gòu)排列的人工周期結(jié)構(gòu)，是光子晶體的一個特殊分支，不僅具有一般光子晶體的物理性質(zhì)，而且由于受等離子體物理性質(zhì)的影響，等離子體光子晶體的特性主要包括:光子帶隙特性、光子局域特性和光學(xué)特性。其中光子的帶隙特性尤為引起人們的關(guān)注，在光學(xué)上，等離子體光子晶體還具有自身獨特性質(zhì)，具有在微波濾波器、等離子體天線、等離子體透鏡等諸多方面的潛在應(yīng)用價值。申請(專利)號為CN200410016099.0的“一種調(diào)節(jié)二維光子晶體禁帶的方法”的發(fā)明，提供了一種調(diào)節(jié)二維光子晶體禁帶的方法。從光子晶體基本理論以及半導(dǎo)體、電磁場理論可知，對于二維光子晶體結(jié)構(gòu)，外加磁場B可以改變共振頻率ω c，從而對TE波的ε (ω)函數(shù)產(chǎn)生影響，而對于TM傳播態(tài)，由于ε (ω)函數(shù)中不含coc項，也就意味著和磁場無關(guān)；因此，利用二維光子晶體結(jié)構(gòu)柱子延伸方向加磁場，改變該光子晶體結(jié)構(gòu)對TE傳播態(tài)電磁波的禁帶位置和分布，從而調(diào)節(jié)二維光子晶體禁帶。該方法復(fù)雜，只能通過改變晶體管的排布規(guī)律來控制等離子體光子晶體的帶隙，對模型的大小和分布要求比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種二維等離子體光子晶體帶隙控制方法，無需改變模型的分布，通過改變等離子體頻率的大小，實現(xiàn)二維等離子體光子晶體帶隙控制，簡易直接，對模型要求低。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。一種二維等離子體光子晶體帶隙控制方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟一:建立二維等離子體光子晶體模型，利用模型的反射系數(shù)，獲取二維等離子體光子晶體帶隙大小；
步驟二:利用高斯脈沖函數(shù)來表示等離子體頻率，通過高斯脈沖函數(shù)表達式的變化來調(diào)節(jié)和控制二維等離子體光子晶體帶隙大小。所述步驟一具體為:利用時域有限差分方法對單個元胞建立矩形實體模型，位于矩形實體模型的中間位置的矩形模型背景介質(zhì)與矩形實體模型的兩個對邊留有間隙、與另兩個對邊完全重合，矩形模型背景介質(zhì)的介電常數(shù)ε 2大于O ;在背景介質(zhì)中均勻地鑲嵌入N個完全相同的等離子體介質(zhì)，等離子體介質(zhì)的介電常數(shù)記為ε 3 ;在單個元胞的矩形實體模型中與矩形模型背景介質(zhì)留有間隙的兩個對邊的外側(cè)緊貼對邊分別增加UPML吸收邊界，在吸收邊界和背景介質(zhì)之間填充介電常數(shù)為ε i的空氣；利用激勵源打到整個矩形實體模型上，在吸收邊界和背景介質(zhì)填充空氣的空間建立一個用于記錄其激勵源的入射和反射情況的觀察平面。所述步驟二具 體為:將二維等離子體頻率 p(\y)以高斯脈沖形式的周期函數(shù)表示為
權(quán)利要求
1.一種二維等離子體光子晶體帶隙控制方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一:建立二維等離子體光子晶體模型，利用模型的反射系數(shù)，獲取二維等離子體光子晶體帶隙大小； 步驟二:利用高斯脈沖函數(shù)來表示等離子體頻率，通過高斯脈沖函數(shù)表達式的變化來調(diào)節(jié)和控制二維等離子體光子晶體帶隙大小。
2.一種如權(quán)利要求1所述的二維等離子體光子晶體帶隙控制方法，其特征在于所述步驟一具體為:利用時域有限差分方法對單個元胞建立矩形實體模型，位于矩形實體模型的中間位置的矩形模型背景介質(zhì)與矩形實體模型的兩個對邊留有間隙、與另兩個對邊完全重合，矩形模型背景介質(zhì)的介電常數(shù)ε 2大于O ;在背景介質(zhì)中均勻地鑲嵌入N個完全相同的等離子體介質(zhì)，等離子體介質(zhì)的介電常數(shù)記為ε 3 ;在單個元胞的矩形實體模型中與矩形模型背景介質(zhì)留有間隙的兩個對邊的外側(cè)緊貼對邊分別增加UPML吸收邊界，在吸收邊界和背景介質(zhì)之間填充介電常數(shù)為ε i的空氣；利用激勵源打到整個矩形實體模型上，在吸收邊界和背景介質(zhì)填充空氣的空間建立一個用于記錄其激勵源的入射和反射情況的觀察平面。
3.—種如權(quán)利要求1所述的二維等離子體光子晶體帶隙控制方法，其特征在于所述步驟二具體為: 將二維等離子體頻率 以高斯脈沖形式的周期函數(shù)表示為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二維等離子體光子晶體帶隙控制方法，通過建立二維等離子體光子晶體模型，利用模型的反射系數(shù)，獲取二維等離子體光子晶體帶隙大??；利用高斯脈沖函數(shù)來表示等離子體頻率，通過高斯脈沖函數(shù)表達式的變化來調(diào)節(jié)和控制二維等離子體光子晶體帶隙大小。依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案，無需改變模型的分布，通過改變等離子體頻率的大小，實現(xiàn)二維等離子體光子晶體帶隙控制，簡易直接，對模型要求低。本發(fā)明適用于高頻情況下對等離子體光子晶體帶隙的調(diào)控。
文檔編號H05H1/24GK103235361SQ20131015060
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者楊利霞, 陳偉, 施衛(wèi)東, 許紅蕾, 鄭晶 申請人:江蘇大學(xué)