PDF《十二重准晶中的方向缺陷 ！》

十二重准晶中的方向缺陷! 冯志芳!) 刘荣鹃#) 李志远#) !) (北京化工大学理学院, 北京 !$$$#%) #) (中国科学院物理研究所光物理实验室, 北京 !$$!%$) (#$$&

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年%月(日收到修改稿) 采用多重散射的方法研究了十二重准晶中的缺陷模, 发现在十二重准晶中存在方向缺陷, 且当缺陷组合围绕 对称中心旋转时, 在保持原有缺陷模的基础上, 出现了新的缺陷模) 关键词:准晶,缺陷,带隙 !国家自然科学基金 (批准号: 和北京化工大学校青年博士基金资助的课题) 012345: 637896:2345)7 !A 引言光子晶体这一概念是在 !%&

* 年由 B3;

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E 和FCE7 分别提出的 [!, #] , 所谓光子晶体就是由两种 或者两种以上具有不同介电函数的材料在空间周期 性排列而形成的一种人造晶体) 它最重要的特点是 存在光子带隙 [(―*] , 这使其具有独特地控制光传输 的特性, 使它在集成光子器件和光通讯领域具有广 泛的应用前景)但由于周期性的存在, 使得光子晶体 中缺陷的模式比较单调)相比较, 只具有旋转对称性 而不具有平移对称性的准周期性的光子晶体, 则具 有更为丰富的缺陷模 [&

―!,] ) 目前有关准晶光子晶体 的研究集中在一维和二维准晶光子晶体) 一维准晶 光子晶体是由两种不同介电常数的物质按准周期排 列, 介电材料的尺寸满足 +4;

C73==4 序列) 二维准周 期格子是应用边长相等的胖菱形和瘦菱形或正方形 等在空间堆砌而成, 根据对称性不同可以分为八重 准晶 (八重旋转轴) , 十重准晶 (十重旋转轴) 及十二 重准晶 (十二重旋转轴) ) 本文主要研究了十二重准晶中不同缺陷组合在 晶体的第二带中缺陷模的特征)研究发现, 当缺陷组 合围绕对称中心进行一定的旋转以后, 可以产生新 的缺陷模, 我们把新的缺陷模称之为方向缺陷) #A 完整十二重准晶的第二个带 我们研究的准晶结构由边长相等的正方形和三 角形在空间按照一定的规律堆砌而形成的, 具有十 二次旋转对称, 称之为十二重准晶) 样品的参数为: 介质柱的介电常数为 &

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, 其半径为 (A$ 22, 背景介 质的介电常数为 !A$$) 最近邻的两个介质柱之间的 距离 ! 为!$ 22) 理论模拟中, 电磁波的偏振方向 始终与介质柱平行)经过大量的理论模拟发现: 与晶 体第一个带相比较, 第二个带同样具有更为丰富的 缺陷模式, 因此我们主要研究第二个带隙中的缺陷 态问题) 首先用多重散射方法 [!.

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] 模拟给出了完整 晶体的第二个带, 如图 ! (3) 和(;

) 所示) 图!(3) 给出 的是完整晶体的结构示意图, 其中空心圆表示介电 常数为 &

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的介质柱, 实心圆表示晶体的对称中心, 计算模型的宽度为 !!$ 22, 长度为 ($$ 22)为了有 效地避免衍射的影响, 采用宽度为 .! 平面波进行 入射, 这一宽度远远小于样品的宽度) 图!(;

) 给出 的是电磁波垂直晶体的左侧面入射时的透射谱) 可 以看出, 晶体在 !,A.―!* GH9 频率范围具有很好的 光子禁带) (A 方向缺陷的理论模拟 有关准晶中引入单个缺陷时产生的缺陷模式已 第.&

卷第(期#$$% 年(月!$$$1(#%$I#$$%I.&

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物理学报JKLJ MHBNOKJ NOPOKJ QC5).&

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