一、一维三元光子晶体的传输特性研究（论文文献综述）
武刚[1]（2021）在《光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究》文中进行了进一步梳理伴随着5G、云计算、大数据和人工智等IT技术的迅速发展,作为其主要支撑的光通信技术也迎来了新的变革与挑战。为了实现更高的数据传输速率,光通信系统中各类光模块和光器件性能大幅提升,并逐渐向小型化、高速化、集成化的方向发展。其中,硅基亚波长光栅因其卓越的光学衍射特性,被广泛应用于激光器、光探测器、耦合器、滤波器、传感器等光电子器件中,并可利用它们实现更为复杂的光子集成电路。此外,基于高品质因子微腔的多种功能器件的出现,极大地推动了光子集成和光子芯片等领域的发展。本文主要围绕亚波长光栅分束器及一种屋形光学谐振腔展开理论分析及实验研究,主要的创新点和研究成果如下:1.研究了非周期亚波长光栅的衍射光波前相位控制特性,提出了透射光为平行光束的一维亚波长光栅功率分束器,设计了偏转角分别为15°和30°、功率比为1:2的1×2功率分束器,仿真得到分束后两光束的偏转角分别为14.4°和29.5°,功率比约为1:1.87,与设计值基本相符。此外,还提出了一维亚波长光栅合束器、透射光为会聚光束的一维亚波长光栅功率分束器、一维亚波长光栅双焦透镜等结构,并对这些器件的性能进行仿真验证。2.提出了基于双层结构一维条形亚波长光栅的偏振分束器,设计了焦距40μm,能够实现波长1.55μm、垂直入射的TM偏振光反射会聚、TE偏振光透射会聚的偏振分束器。仿真得到的TM反射光束焦距为40 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.88 μm,总反射率为90.8%;TE透射光束焦距为38.3 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.7 μm,总透射率为82.4%。该器件能够很好地实现两种正交偏振态的分离,并使分束后的光束各自会聚。3.提出了基于二维块状亚波长光栅的1×N功率分束器,理论分析中,设计了焦距为10 μm的透射型1×3和1×4功率分束器,仿真得到二者的焦距分别为9.5 μm和9.7 μm,总透射率分别为89%和87.2%,焦平面上各会聚点光场强度的半高全宽均小于2 μm。实际使用中,在SOI晶片上制备了焦距为150μm、半径为216 μm的圆形1×3功率分束器和边长为370 μm的方形1×4功率分束器,测量得到两功率分束器的焦距约为170 μm,焦平面上会聚光斑轮廓清晰。4.提出了基于二维块状亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜和柱面分束透镜。理论分析中,设计了焦距为6 μm的凸柱面透镜和凹柱面反射镜,仿真得到二者的焦距分别为5.85 μm和5.6μm,两线状会聚光斑光场强度的半高全宽分别为0.82μm和1.08 μm。实际使用中,制备了周期为0.6 μm、焦距为250μm、面积为400 μm×400 μμm的亚波长光栅凸柱面透镜,在600 μm处测得透射光束的线状远场图像,两正交方向光斑光场强度的半高全宽分别为250 μm和680 μm。当改变入射光的偏振方向时,线状光斑的归一化强度保持不变,表明基于二维亚波长光栅的柱面透镜具有低的偏振敏感性。此外,还制备了 1×2柱面分束透镜,并对其衍射特性进行测试。5.提出了基于二维块状亚波长光栅的光束偏转器,理论分析中,设计了面积为7.8μm×7.8 μm、偏转角分量为α=30°（光束在光栅平面内投影与χ轴的夹角）、β=30°（光束与z轴夹角）的光束偏转器,仿真得到光束偏转角α和β分别为31.4°和29.5°。实际使用中,制备了面积为400μm×400 μm、两偏转角分量均为30°的光束偏转器,测量得到两偏转角分量分别为α测=29.5°、β测=29.6°,实现了对平行光束精确的偏转控制。6.与他人合作提出并实现了与亚波长光栅功率分束器混合集成、对称分布的三单元/四单元单行载流子光探测器阵列。在-2V偏压下,测量得到与1×3光栅功率分束器集成的三单元光探测器阵列的最大射频输出功率为11.5 dBm@15 GHz,饱和光电流为70 mA@15 GHz;与1×4光栅功率分束器集成的四单元光探测器阵列的最大射频输出功率为13.1 dBm@15 GHz,饱和光电流为91 mA@15 GHz。和相同结构的单个单行载流子光探测器相比,饱和特性有较大的提升。7.提出了一种由非平行反射镜构成的屋形光学谐振腔,分析了不同区域入射光束的谐振条件,仿真得到顶部反射镜倾角为1°、高度为4.468μm、宽度为14.976μm的屋形谐振腔TE20,1模线宽小于0.008 nm,品质因子不小于1.938×105。与具有相同尺寸参数的平行平面腔相比,屋形谐振腔能够将光场限制在更小的区域,实现了更小的光谱线宽、更高的品质因子和更小的模式体积。此外,还提出一种扩展结构的锥顶形光学谐振腔,并对其谐振特性进行了理论分析。
单圆圆[2]（2020）在《含金属层三元一维光子晶体强吸收特性研究》文中提出太阳能既是一次能源,又是用之不尽的可再生能源,它具有储存量丰富、无需运输和清洁等天然优势。太阳能已经逐渐进入通信、家用、工农业等人类活动的各个方面,合理利用可以使人类社会进入一个节约能源、减少污染的时代,对解决社会能源需求等方面有重要意义。迄今为止,太阳能的捕获吸收和转换效率依然较低,是制约整个产业发展的关键问题。本文利用传输矩阵法,将具有吸收特性的金属引入到一维光子晶体,获得了宽带高吸收的太阳光谱。进而研究将金属银引入光子晶体中,并分析了该结构对太阳光谱的吸收特性和吸收场强在光子晶体内部的分布情况。若将此结构用于太阳能吸收利用装置,可以有效地提高太阳能的吸收利用效率。本文首先提出将具有吸收特性的金属层引入到一维光子晶体中,分别研究了金属层的消光系数和色散系数、太阳光入射角以及光子晶体结构的周期数这四个因素对吸收率的影响,最优结果体现在平均吸收率最高可达0.8380,当周期数超过10层时,平均吸收率大于0.6的高吸收区占整个频段的51.63%。为光子晶体的设计及其在太阳能利用方面的应用提供重要依据。接着,将具有吸收特性的金属银引入光子晶体中,形成含有多层金属的三元周期对称结构,并研究分析该结构对太阳光谱的吸收特性。研究了三元结构各层厚度对太阳光谱高吸收、频带范围、吸收带宽以及吸收率的影响,通过结构调整获得在724-1188nm的长波长范围内,谱宽为464nm,平均吸收率达到0.7782的高效光吸收。最后,通过对光子晶体结构中使用非金属材料和金属材料场强的对比,以及对称结构和非对称结构场强的对比,得出光子晶体材料和结构中最优的场强,即吸收能量最多,进而分析将金属银引入到光子晶体结构中,形成含有多层金属的三元周期对称结构,分析该结构中吸收场强在光子晶体内部的分布情况,并通过各层厚度调节实现了吸收能量在两个介质层之间分布变换和控制条件。本文创新点有如下三点:1、将具有吸收特性的金属层引入到光子晶体结构中,研究了频段在400-1200nm长波长区的太阳光谱吸收特性。结果表明了平均吸收率超过0.5,当周期数超过10层时,吸收率超过0.6的高吸收区占据整个频段的51.63%。2、将具有吸收特性的金属银引入到一维光子晶体,并对金属银的吸收系数和色散系数对太阳光谱不同频率进行拟合,通过三元结构中各层厚度分析,获得了长波区谱宽为464nm,平均吸收率为0.7782的宽带高吸收的太阳光谱吸收。3、通过吸收能量在光子晶体内部场强分布分析,获得吸收能量分布在整个光子晶体结构中;通过调整低折射率介质氟化镁层厚度,可以控制最大能量局域在氟化镁层和硅层的分布。
汤伟媛[3]（2020）在《无序一维光子晶体的光传输特性研究》文中认为光子晶体在实际制备过程中总会不可避免地人为引入无序效应。一方面,无序效应使光子晶体的目标传输特性受到影响,降低既定目标光学性能,另一方面,无序光子晶体不仅在自然界中动植物的生命活动中具有重要的作用,而且在光子器件、随机激光器、太阳能电池等领域也有着广泛的应用前景。因此,研究无序光子晶体的光传输特性,无论在理论上还是应用上都具有非常重要的意义。其中,一维光子晶体具有结构简单、易于制备等特点,被广泛应用于各种光学镀膜器件研究中。本文从电场能量在一维光子晶体中分布特性的角度,系统地研究无序效应对一维光子晶体光传输特性的影响,主要内容如下:1.本文建立了理想的一维光子晶体模型,并基于九个低阶禁带带边模式的本征电场,计算其相应的电场能量在高低折射率层中的比例因子。经研究发现,相对于光子禁带边缘的高频模式,低频模式更多地将电场能量集中于光子晶体的高介质区域。反之,光子禁带边缘的高频模式则更多地将电场能量集中于光子晶体的低介质区域。2.本文建立了三种基于折射率调制引入无序效应的一维光子晶体模型,并利用传输矩阵法分别计算九个低阶光子禁带以及附近通带的透射率。经研究发现,低介质层中引入折射率微小的扰动（弱无序情况）时,低频模式的透射特性表现出较强的抗无序性,而高频模式则对无序效应比较敏感。而当高介质层中引入弱无序时则可以得到相反的结果。更为重要的是,除了前人提及的两种无序效应导致的光传输特性,本文还在禁带边缘发现了两种特殊的光传输特性:一种是对弱无序效应不敏感的光传输效应,另一种是特定弱无序效应使原本被抑制的光传输得到增强。3.本文还引入两个新的参数,不仅可以从电场能量的角度研究无序效应对光子晶体中的电场能量和光传输特性的影响,也可以作为判定一维无序光子晶体系统中光局域模式与非局域模式相互转换过程的依据。
孙富君[4]（2020）在《基于光子晶体高性能微腔设计的双参量传感模型结构分析与特征研究》文中研究说明硅基集成光子器件的发展受益于硅光子学与互补金属氧化物半导体（CMOS）微纳加工技术的进步,对光互联和光传感等应用有重要意义。针对目前光学生化传感检测领域对检测灵敏度、响应速度、最小需要样品量以及便携性等指标的要求不断提高,“片上实验室”的发展受到越来越多的关注。而硅基光子晶体（PhC）微腔传感器因其尺寸小、灵敏度高、易于集成、无标签检测、成熟的CMOS制备工艺等优势,成为实现片上集成传感检测的首要选择。为了提高光子晶体微腔传感器的品质因子（Q）和灵敏度（S）等性能指标,解决温度对硅基器件的扰动问题以及实现高效率的传感检测,本文设计、分析并制备了基于绝缘体上硅（SOI）的一维（1D）光子晶体纳米束腔（PCNC）、二维（2D）光子晶体微腔和一维光子晶体环形（PhCR）谐振腔,研究折射率（RI）和温度（T）以及折射率的实部（n）和虚部（κ）对谐振模式的影响,进行双参量的传感机制分析。具体主要工作内容可概括如下:（1）利用高品质因子的一维光子晶体纳米束腔,并提高模式光场在分析物中的重叠积分,实现同时具有高品质因子和高灵敏度的传感器。首先,设计了一种高品质因子与模式体积比（Q/V）,同时结构尺寸很小的基于矩形孔的空气模一维光子晶体纳米束腔传感器。谐振模式的光场主要局域在低折射率区域的空气孔中,相比传统的介质模光子晶体纳米束腔传感器,灵敏度提高。当纳米束腔长度约为8 μm时,品质因子Q为1.27×105,模式体积V为0.745（λ/nSi）3,Q/V高达1.7×105（λ/Si）-3,灵敏度 S 为 252.65 nm/RIU,探测极限 DL 为 4.7×1 0-5RIU,品质因数FOM为2.10×104。然后,为了进一步提高灵敏度,设计了基于矩形空气孔的一维光子晶体槽纳米束腔传感器。谐振模式的大部分光场被局域在槽区域中,提高了光场在分析物中的重叠积分,从而增强了光与物质的相互作用。该设计可以同时实现超高S～835nm/RIU、超高 Q～5.50×105 和超低 DL～3.4×10-6,FOM 值高于2.92×105,有效传感区域仅占约12μm×0.08 μm。最后,为了解决多路集成复用时有限的自由光谱范围（FSR）带来的模式重叠混淆的问题,设计了基于一维光子晶体纳米束波导的高性能带阻滤波器与传感器集成,用于实现多路集成复用传感。（2）利用基于一维光子晶体单腔多模结构的折射率和温度同时传感检测,消除温度对硅基传感器的干扰。首先,数值仿真验证了基于空气模一维光子晶体纳米束腔的基模和一阶模的双参量传感检测的可行性。其次,提出了一种可以在单个光子晶体纳米束腔中同时局域介质模和空气模的设计方法,并进行了实验验证。量测的光子晶体微腔的空气模和介质模分别在谐振波长3.728 μm和3.875μm处获得高Q值1.90×104和2.56×104。仿真模拟得到的空气模和介质模的折射率灵敏度分别为186 nm/RIU和135 nm/RIU,温度灵敏度分别为147pm/℃和158pm/℃。此外,通过与微流体通道集成,进行液体传感检测,定性证明了同一个微腔中的空气模和介质模对外界环境变化的响应不同。（3）利用多点复用以及折射率实部和虚部同时传感检测,提高传感检测效率。通过将波导两侧第一行中的几个孔向线缺陷方向移动来减小W1光子晶体波导的宽度,将调制波导的导模局域,得到高性能的光子晶体波导宽度调制线缺陷腔。设计两个级联的微腔实现复用,获得两个谐振下坠峰,用于多路传感检测。传感参量包括折射率实部n和折射率虚部κ,在检测过程中获得了两个相互独立的物理量:波长偏移△λ和线宽变化△δλ,且分别关于折射率实部和折射率虚部成线性变化。两个腔的Q因子分别为15725和15817。折射率实部灵敏度分别为174.1 nm/RIU和167.6 nm/RIU。折射率虚部灵敏度分别为291.8 nm/RIU 和 298.7 nm/RIU。（4）利用慢光效应和提高光场在分析物中的重叠积分,增强吸收灵敏度。一维光子晶体环形谐振腔的带隙边缘具有慢光效应,并且在高阶光子带隙（PBG）下工作时可以实现更高的光场与分析物的重叠积分。因此,在中红外波长范围3.64-4.00 μm,首次通过实验证明并比较了的PhCR的一阶和二阶光子带隙边缘的慢光效应和吸收增强因子。对于PhCR谐振腔的二阶PBG的介质带边缘模式,实验量测的群折射率～11,Q因子～7425,吸收增强因子～5,有效光学路径长度相比于展开的一维光子晶体波导至少提高三倍。另外,验证了 PhCR谐振腔的热光调制效应,并通过比较温度灵敏度证明二阶PBG带隙边缘模式在分析物中具有更高的光场限制因子。综上,本论文分别从同时实现高品质因子和高灵敏度、消除温度对硅基传感器件扰动、提高传感检测效率以及提高中红外波段吸收灵敏度这四个方面出发,提出、设计并验证了高性能的光子晶体微腔和双参量的传感检测模型。本论文的研究成果为高性能的硅基光子晶体微腔传感器的设计提供了参考,为实现片上集成传感打下坚实的基础。
李猛[5]（2020）在《基于优化辛时域多分辨率算法的光子晶体传输特性分析》文中研究指明光子晶体是由两种或两种以上不同介电常数的介质在空间上呈周期性分布的新型人造合成材料。它主要的两个特点是存在局域特性和光子带隙,这使得它在现在和未来的科技领域中有着较高的理论研究价值和广阔的工业应用前景。近些年,计算机性能的大幅度提升为复杂数据的处理提供了方法,计算电磁学理论中各种新型的数值方法层出不穷。在光子晶体的传输特性研究过程中,传统时域有限差分法（Finite-Difference Time-domian,FDTD）的计算精度低,色散误差大。针对这一现象,本文首次将辛时域多分辨率（Symplectic Multi-Resolution Time-Domain,S-MRTD）方法引用到光子晶体的数值模拟计算中。辛时域多分辨率算法在时间上和空间上分别引入了辛积分技术和小波尺度函数差分近似,在长期的电磁仿真中不仅在时间上保持了麦克斯韦方程的内部辛结构,还在空间上提高了数值计算精度,减少了数值色散误差等。文章主要是对辛时域多分辨算法的辛算子进行了优化选择,在此基础上将优化的辛时域多分辨率法引入到光子晶体中,分析和讨论光子晶体的透射谱和禁带范围。针对优化辛时域多分辨率法研究光子晶体的传输特性这一主旨,具体展开如下几个方面的工作:（1）介绍本课题的研究意义,简单的梳理了光子晶体理论,说明研究光子晶体的FDTD法在不断的优化与创新。详细阐述了光子晶体的基本特性、制造方法、理论研究方法等,最后列举出它的一些工业应用。（2）从最基本的时域多分辨率分析法和辛积分技术基本理论知识开始,介绍了基于辛积分技术的近似离散,推导出S-MRTD法的光子晶体迭代公式。介绍了完全匹配层吸收边界条件,并给出基于分裂场技术的完全匹配层吸收边界条件的迭代公式。接着利用偶极子辐射算例验证了PML（Perfectly Matched Layer）层数的影响并选取了适合的PML层。最后选取适合研究光子晶体的高斯脉冲激励源。（3）在（2）的基础上提出两种优化辛算子的方法:误差函数与时间可逆约束对辛算子的优化和增长因子与时间可逆约束对辛算子的优化;然后根据S-MRTD的色散方程,详细讨论了各阶辛算子的时间稳定度和稳定度常数的最值,并与一些文献做出比较,分别仿真模拟出相对相速度误差随空间分辨率和球面角的变化;最后选取一组最优的4级3阶辛算子作为辛时域多分辨率法的时域差分近似,且利用方柱导体散射的例子验证了优化的辛算子。（4）首先将优化的辛时域多分辨率法应用到光子晶体中,讨论了该算法与传统FDTD法的优劣。仿真结果验证了该算法在计算时间和CPU内存占用上都好于FDTD法。然后基于算例的仿真模拟,讨论了周期数、介质比、介质层厚度比、材料位置等对光子晶体禁带特性的影响。随后将算法引入到三元介质层光子晶体中,观察三元介质层光子晶体与两种介质层光子晶体禁带结构特性的区别以及最外层介质的介电常数对禁带的影响。相比于两种介质层光子晶体,增加一层介质材料可以改变带隙宽度和数量。最后探讨了缺陷态光子晶体的禁带特性,从最简单的单一缺陷层开始到镜像对称缺陷光子晶体结构再到后来的多缺陷层光子晶体几何结构。镜像缺陷的光子晶体结构的带隙与单缺陷层光子晶体的带隙相比,其带隙峰值高出将近40%多,可以应用于制作超窄带滤波器。
马驻[6]（2020）在《基于辛时域多分辨率算法的等离子体及其光子晶体数值特性研究》文中研究表明等离子体介质的色散兼耗散特性,在通信、隐身、医疗等方面都有着广泛的应用。而等离子体光子晶体由于等离子体自身的物理性质,使其除了具有普通介质光子晶体的特性,还具有独特的性质。电磁波在等离子体光子晶体中传播的两个突出特性即光子禁带和光子局域,使其在光子晶体波导、滤波器、天线等器件有着重要的工业应用前景。众所周知,时域有限差分法（FDTD）是电磁计算最经典成熟的数值模拟方法,但其易受稳定性和数值色散特性的限制,导致该方法在实际仿真计算精度和效率受到影响。随着计算机性能的大幅提升,为复杂数据的处理运算涌现出众多的数值计算方法。近年来,出现的辛时域多分辨率（S-MRTD）算法可以很好的弥补传统FDTD算法的劣势。针对这一现象,首次将S-MRTD算法引用到等离子体及其光子晶体的数值仿真计算中。本文的创新工作主要包括如下:（1）初步构建了基于分裂场技术展开的完全匹配层（PML）的S-MRTD算法理论框架。对自由空间S-MRTD算法的稳定性与数值色散特性进行深入分析,得出3级3阶辛算子结合Daubechies尺度函数展开的S-MRTD算法的具有较优的稳定性和数值精度。通过数值仿真,证明S-MRTD算法的能量保守特性以及高精度性。（2）将含等离子体介质的麦克斯韦方程组写成了哈密尔顿系统形式,建立了适用于等离子体介质高效S-MRTD算法解决方案。给出了非磁化和磁化等离子体介质的两种类型的算法数值离散迭代公式,并与传统FDTD算法进行了比较。分析了电磁波垂直入射到等离子体介质中的反射和透射系数,从计算时间和占用内存两种角度,验证了S-MRTD算法的性能优势。（3）将所构建的等离子体介质的S-MRTD算法解决方案运用到等离子体光子晶体（PPC）的数值仿真中。首先,讨论了一维PPC的光子禁带（PBG）周期特性以及具有单一缺陷层的PPC的局域缺陷模特性。然后,对多缺陷层的缺陷模特性展开研究。最后,分析了两种三元结构PPC模型的传输特性。综合验证了S-MRTD算法仿真PPC的可行性。
王航[7]（2019）在《多波段隐身薄膜性能优化及卷绕式制备技术研究》文中提出目前,多波段侦察探测设备对装备和人员构成了很大威胁,这就提出了研究与之相适应的隐身技术的需求,从而提高上述目标的生存能力。本文在本课题组研究成果的基础上,对基于一维光子晶体的隐身薄膜展开进一步研究,主要包括兼容隐身波段的拓展、特殊场合的性能提高和规模化制备工艺的探索。在波段拓展方面,分析了可见光、热红外、激光和雷达波兼容的隐身原理,为多波段兼容隐身的实现提供了理论支撑;通过改变介质厚度、替换新的介质和插入新的介质三种方式在远红外隐身光子晶体的8～14μm高反射带中引入杂质态,以降低材料对10.6μm激光的反射,并分析了杂质态的特性;在此基础上,设计了一种可见光、远红外与双激光（1.06μm、10.6μm）兼容隐身光子晶体结构,以及一种可见光、中远红外与多激光（0.93μm、1.06μm、10.6μm）兼容隐身光子晶体结构;最后对设计的光子晶体进行了制备,并利用可见光相机、扫描电镜、中远红外热像仪、傅里叶变换光谱仪和矢量网络分析仪对制备出的材料进行了性能测试和分析。测试结果表明,在可见光波段,不同颜色的薄膜可以拼接成变形迷彩,从而达到歪曲目标的外形的目的;在中远红外波段,薄膜具有较低的红外发射率,可以明显的抑制目标在3～5μm和8～14μm波段内的辐射;在激光波长处,薄膜具有较低的反射率,可以明显降低对应激光的回波功率。在性能提高方面,首先对隐身薄膜的优化算法进行了分析,为高性能隐身薄膜的设计提供了基础;针对普通隐身薄膜在白天容易反光的问题,为了降低隐身薄膜可见光探测的显着性,设计并制备了低光泽度热隐身薄膜;针对普通的红外隐身材料散热性能差的问题,为了避免热源目标因热量累积而导致设备损坏或隐身性能下降,通过提高热红外在5～8μm波段的透过率提高了隐身薄膜的散热性能;针对过窄的激光吸收峰难以满足大入射角激光隐身的问题,为了提高薄膜的激光隐身性能,通过拓宽“光子局域”的方法提高了薄膜隐身性能对激光入射角度的适应性。在规模化制备工艺方面,从理论上分析了卷绕式真空电子束蒸发镀膜的工作原理,得到了膜料沉积厚度、膜料蒸发速率与基底传动速率之间的数值关系;分析了膜料在基底上沉积的均匀性,并设计了均匀性修正挡板的形状,经过制备和测试,发现得到的薄膜具有较好的热红外隐身性能,表明卷绕式真空电子束蒸发镀膜方式确实可以提高隐身薄膜的制备效率。本文为基于一维光子晶体的隐身薄膜的性能提高和实用化进一步奠定了基础。
龚航[8]（2019）在《一维三元流固型声子晶体低频双带隙特性及其亚波长声单向传输应用研究》文中提出声子晶体是具有声波/弹性波带隙特性的周期性声学人工结构,当声波在声子晶体中传播时,在特定频率范围或入射角范围内的声波将会受到抑制作用（即声子晶体的频率选择透过性和方向选择透过性）,从而无法传播,形成所谓的声波带隙。声子晶体的禁带效应可用于众多声波操控领域,例如,声滤波器、隔声减震、声波单向传输器件设计等领域。目前,声子晶体禁带的形成机制主要包含两种,Bragg散射机制和局域共振机制,相应的声子晶体分别称为Bragg散射型声子晶体和局域共振型声子晶体。其中,Bragg散射型声子晶体禁带虽然具有较宽频带,但其禁带波长远小于结构尺寸,不利于低频声波的调控;局域共振型声子晶体能够在极低的频率范围实现声波禁带,可是其较窄的频带范围为局域共振型声子晶体的应用造成了了一定的限制。2008年,El.Hassouani等指出,除了Bragg散射型禁带和局域共振型禁带,一维流固声子晶体中还存在着特殊的零点传输型禁带。该类型禁带在整个频带范围内均有分布,并且仅需极少的周期数即可实现声波的高效截止,这意味着该类型禁带在亚波长声操控领域有巨大的潜在应用价值。然而,已有研究表明,零点传输型禁带低频范围角度单一且角宽度十分狭窄。此外,利用零点传输型禁带可构建亚波长声波单向传输器件,然而受角宽度限制,无法实现宽角度范围的声波单向传输。因此,本文开展了一维三元流固型声子晶体低频禁带特性及其声波单向传输应用研究。除第1章绪论和第5章总结与展望外,具体工作如下:在第2章中,介绍了声波在各向同性均匀介质中传播的基本理论,详尽地推导了声波在单个周期一维三元流固声子晶体中传播的传递矩阵,得出了声波通过有限周期一维三元流固声子晶体透射率的计算方法;基于Bloch定理,建立了无限周期情况下一维三元流固声子晶体能带结构的数值计算方法。分析了声波通过一维三元流固声子晶体的透射谱和能带结构的对应关系。在第3章中,首先,基于第二章传递矩阵法,指出了一维三元流固声子晶体的低频双禁带特性。进一步,通过控制变量法分析了材料和结构参数对一维三元流固声子晶体零点传输型禁带角度宽窄和位置的调控规律。研究了固体材料参数的微小变化导致的双禁带形成过程,发现双禁带的形成对两个固体层固体横波声速的差异和纵波声速的差异较为敏感,仅两个固体层密度存在差异时难以实现禁带分离。此外,研究了有限周期结构的周期数对低频双禁带形成的影响。最后,比较了相同固体层数下,二元流固声子晶体级联结构和一维三元流固声子晶体的透射谱,发现三元流固结构始终存在双禁带现象,不易形成耦合禁带。在第4章中,针对目前基于零点传输型禁带的声波单向传输器件存在入射角范围十分狭窄且单一的问题,本章结合声栅的波前调控作用和一维三元流固声子晶体的低频双禁带特性,设计了亚波长宽频多角度声单向传输器件。首先,介绍了基于COMSOL Multiphysics仿真软件的有限元法基本思想和主要步骤。基于COMSOL Multiphysics建立了多角度声波单向传输结构的有限元模型。其次,结合一维三元流固声子晶体全向透射谱和声栅方程,阐述了声波单向传输的反向截止和正向导通机制,并利用单向传输时正向透射和反向截止的声压及位移分布图验证了结构的声波单向传输特性。此外,计算了声波正向和反向透射率随角度变化关系,分析了单向传输的角宽度,并计算了其频带宽度。最后,基于结构和材料属性对零点传输型低频禁带的调控作用,实现了对声波单向传输角范围的有效调控。
祁冬[9]（2019）在《基于微纳多层结构的可见光-红外频谱特性调控研究》文中研究指明近些年来,随着当前可见光识别和红外光热探测手段的快速发展并且集成一体化技术的成熟,传统针对单一波段和用途伪装的常规目标已经“无所遁形”,其被发现概率持续显着提升。因此,作为一类有效频谱特性调控手段,应用于目标表层的可见光-红外兼容伪装材料或者结构已然成为当前及未来军事反侦察领域的研究热点。然而目前主要兼容伪装手段仍然存在迷彩颜色属性偏差或红外发射率偏高的问题。为此,我们以微纳多层结构为模型,系统地提出了两种可见光-红外兼容伪装新结构体系;并从电磁传输和材料物理机制出发,深入研究了新体系应用于兼容伪装领域的诸多相关性能参量的客观规律和内在作用机理。主要内容如下:首先,分别探究了红外大气窗口光子带隙（Photonic Bandgap,PBG）设计和可见光薄膜等倾干涉效应（Equal Inclination Interference Effect）呈色原理;基于此,提出了微纳多层结构的串联伪装设计思路,并成功制备了单色迷彩-红外低发射率兼容伪装结构Hs/Ge（ZnS/Ge）3（Hs为干涉调控层厚度）。此外,进一步从微观形貌、电磁响应、颜色属性等方面分析了表面亚微米级聚四氟乙烯（PTFE）光泽度弱化能力,最终设计并制备了单色迷彩-低光泽度-红外低发射率三级串联兼容伪装结构PTFE/Hs（Ge/ZnS）3。其次,详细研究了斜入射极化分离CIE（Commission Internationale de L’Eclairage）颜色量化机制,并系统地推导和提出了主要迷彩颜色参量（三刺激值Tv、亮度因子Y%和色度坐标CCs）在斜入射（45°、60°和75°）极化分离（s偏振、p偏振）下的4种规律特性:Tv或Y%的算数平均特性、CCs的共线特性、Tv或Y%的s偏振分量大于p偏振分量特性、合成CCs趋近于s偏振分量的特性。随后利用电磁反射响应R（?）和颜色属性之间耦合机制,设计了针对斜入射极化分离的迷彩颜色属性表征新手段“两步法”,并验证了前述推导规律特性的正确性。再次,本文深入研究了多重光子带隙拼接和数码迷彩约束机制,在利用有限元法（FEM）对复杂界面结构的剖分计算模拟后,提出了基于电介质薄膜的数码迷彩化设计思路,并制备了针对可见光迷彩-红外低发射率兼容伪装的表面图形化光子晶体（SGPC）结构。随后从8-14?m带隙有效展宽和物理厚度减薄两方面定量分析了底层厚度渐变准周期结构的优势所在。并通过反射响应、颜色属性、3D电场分布等方面,系统地研究了x-y平面7种数码迷彩纹理和z方向3种等倾干涉颜色的空间耦合数码迷彩性能。此外,从干涉颜色三属性的变化规律和带隙拼接缓冲效应角度出发,分别揭示了迷彩伪装斜入射适用性和红外传输角度不敏感特性。最后,以显着提升金属基微纳多层结构颜色属性为目的,在深入分析金属（M）-电介质（D）界面强化布拉格反射（Bragg Reflection）机制和高频趋肤效应（Skin Effect）后,提出了三明治结构M-D-M增强上层M-D界面反射光强度来匹配整体等倾干涉效应的设计思路,并制备了双金属Ag干涉增强型表面图形化SiO2/Ag/ZnS/Ag可见光-红外兼容伪装结构。研究了其斜入射主要伪装指标角度不敏感特性,基于金属Ag的非金属（可见光半透明）与金属效应（红外高反射）高频切换机制,获得了兼容性能优异的Ag基三色迷彩（黄色、深蓝色和青色）-红外低发射率伪装结构。
韦吉爵,苏安,唐秀福,高英俊,欧阳志平[10]（2016）在《不对称度对一维三元对称结构光子晶体透射特性的影响》文中研究说明采用传输矩阵法理论,通过模拟仿真的方式,研究不对称度对一维三元对称结构光子晶体（CmAmBm）n（BmAmCm）n透射特性的影响,结果表明:当光子晶体处于镜像对称结构（CAB）n（BAC）n时,透射谱的禁带中出现的单条透射峰随周期数n增大而变精细,但透射峰的透射率及所处的波长位置不变。当光子晶体对称性受到破坏时,随着周期不对称度Δn增大,透射谱中单透射峰的透射率快速下降,但所处的波长位置不变;随着A、B、C介质层厚度不对称度增大,透射谱中单透射峰的透射率出现不同程度的下降,并向波长方向蓝移。其中A、B、C介质层厚度不对称度同时增大时,透射率下降及蓝移速度最快,A层介质不对称度ΔdA增大时透射率下降速度次之。不对称度对一维三元对称结构光子晶体透射特性的作用机制,为光学滤波、光学开关及全反射器件等的研究和设计提供理论指导。
二、一维三元光子晶体的传输特性研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一维三元光子晶体的传输特性研究（论文提纲范文）
（1）光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 论文研究的意义 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 亚波长光栅的研究进展及应用 |
| 2.1 基于亚波长光栅的高反射镜 |
| 2.2 基于亚波长光栅的抗反射表面 |
| 2.3 基于亚波长光栅的光波导 |
| 2.4 基于亚波长光栅的偏振控制器件 |
| 2.5 基于亚波长光栅的相位控制器件 |
| 2.6 基于亚波长光栅的耦合器 |
| 2.7 基于亚波长光栅的滤波器 |
| 2.8 亚波长光栅的应用前景 |
| 2.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 亚波长光栅的严格耦合波分析法及器件设计方法 |
| 3.1 周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析法 |
| 3.1.1 一维条形周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.1.2 二维块状周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.2 基于亚波长光栅的光学器件设计方法 |
| 3.2.1 基于一维条形亚波长光栅的器件设计 |
| 3.2.2 基于二维块状亚波长光栅的器件设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 一维亚波长光栅分束器的研究 |
| 4.1 基于一维亚波长光栅的功率分束器 |
| 4.1.1 透射光为平行光束的功率分束器 |
| 4.1.2 基于一维亚波长光栅的合束器 |
| 4.1.3 透射光为会聚光束的功率分束器 |
| 4.1.4 一维条形亚波长光栅双焦透镜 |
| 4.2 基于一维亚波长光栅的偏振分束器 |
| 4.2.1 偏振分束器模型 |
| 4.2.2 偏振分束器的结构设计 |
| 4.2.3 偏振分束器的仿真验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 二维亚波长光栅分束器的研究 |
| 5.1 基于二维亚波长光栅的1×N功率分束器 |
| 5.1.1 具有会聚功能的透射型1×N功率分束器模型 |
| 5.1.2 1×N功率分束器的结构设计 |
| 5.1.3 1×N功率分束器的仿真验证 |
| 5.1.4 一种1×9功率分束器 |
| 5.2 基于二维亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜 |
| 5.2.1 柱面透镜和柱面反射镜模型 |
| 5.2.2 柱面透镜和柱面反射镜的设计与仿真 |
| 5.2.3 柱面透镜的实验验证 |
| 5.3 基于二维亚波长光栅的柱面分束透镜 |
| 5.4 基于二维亚波长光栅的光束偏转器 |
| 5.4.1 光束偏转器模型及光束控制机理 |
| 5.4.2 光束偏转器的性能仿真 |
| 5.4.3 光束偏转器的实验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 光栅功率分束器与光探测器阵列集成的研究 |
| 6.1 单行载流子光探测器原理 |
| 6.2 与亚波长光栅功率分束器集成的光探测器阵列结构 |
| 6.3 1×N光栅功率分束器的设计与制备 |
| 6.4 集成光探测器阵列的设计与制备 |
| 6.5 集成光探测器阵列的性能测试 |
| 6.5.1 暗电流测试 |
| 6.5.2 频率响应特性测试 |
| 6.5.3 交流饱和特性测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 屋形光学谐振腔的研究 |
| 7.1 一种屋形光学谐振腔 |
| 7.1.1 屋形谐振腔的结构及分析 |
| 7.1.2 屋形谐振腔的模式特性 |
| 7.2 一种锥顶形光学谐振腔 |
| 7.2.1 锥顶形谐振腔结构及分析 |
| 7.2.2 锥顶形谐振腔的模式特性 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及申请的专利 |
| 学术论文 |
| 申请专利 |
（2）含金属层三元一维光子晶体强吸收特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 选题背景和研究意义 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.4 论文的主要工作 |
| 1.5 全文结构 |
| 第二章 太阳能的吸收利用及光子晶体概述 |
| 2.1 太阳能的吸收利用 |
| 2.2 太阳能电池光谱吸收 |
| 2.3 光子晶体在太阳能利用中的优势 |
| 2.4 光子晶体概述 |
| 2.4.1 光子晶体的概念 |
| 2.4.2 光子晶体特性 |
| 2.4.3 光子晶体的应用研究 |
| 2.4.4 光子晶体理论研究方法 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 含金属层一维三元光子晶体结构高吸收特性研究 |
| 3.1 一维光子晶体带隙结构的理论分析 |
| 3.2 数值分析 |
| 3.2.1 消光系数对吸收率A的影响 |
| 3.2.2 色散系数对吸收率A的影响 |
| 3.2.3 入射角度对吸收率A的影响 |
| 3.2.4 周期数N对吸收率A的影响 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 含银层三元一维光子晶体强吸收特性研究 |
| 4.1 一维光子晶体结构设计及理论分析 |
| 4.2 数值分析 |
| 4.2.1 吸收率随金属层厚度的变化 |
| 4.2.2 吸收率随介质材料Si层厚度的变化 |
| 4.2.3 吸收率随介质材料MgF2层厚度的变化 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 含金属银层一维光子晶体的场分布 |
| 5.1 入射光在光子晶体内部的场分布理论分析 |
| 5.2 结构设计及其场强分布分析 |
| 5.2.1 光子晶体结构中非金属材料和金属材料场强分析 |
| 5.2.2 光子晶体对称结构和非对称结构场强分析 |
| 5.3 数值分析 |
| 5.3.1 金属层厚度对电场分布的影响 |
| 5.3.2 介质材料MgF2层的厚度对电场分布的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）无序一维光子晶体的光传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 前言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 无序一维光子晶体的研究概况 |
| 1.3 主要内容及结构安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 一维光子晶体研究理论 |
| 2.1 光子晶体的研究方法 |
| 2.2 一维光子晶体的透射率及场强分布 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 无序一维光子晶体模型设计 |
| 3.1 理想一维光子晶体中的电场能量分布 |
| 3.2 无序效应引入方式的设计 |
| 3.3 三种无序一维光子晶体模型的设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 无序一维光子晶体的传输特性 |
| 4.1 无序效应对一维光子晶体禁带结构的影响 |
| 4.2 无序效应对一维光子晶体禁带区域透射率的影响 |
| 4.3 无序效应对一维光子晶体光子空间电场分布的影响 |
| 4.4 无序一维光子晶体传输特性的定量研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间发表论文清单 |
| 致谢 |
（4）基于光子晶体高性能微腔设计的双参量传感模型结构分析与特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硅光子集成与光学传感器 |
| 1.1.1 硅光子集成简介 |
| 1.1.2 光学传感器发展现状 |
| 1.2 光子晶体微腔传感器研究概述 |
| 1.2.1 光子晶体微腔的研究进展 |
| 1.2.2 光子晶体微腔传感器的研究现状及意义 |
| 1.2.3 光子晶体微腔传感器存在的问题 |
| 1.3 论文主要内容结构及创新点 |
| 1.3.1 本论文的章节安排 |
| 1.3.2 本论文的主要创新点 |
| 第二章 光子晶体微腔传感器的概述 |
| 2.1 光子晶体概述 |
| 2.1.1 光子晶体分类 |
| 2.1.2 光子晶体特性 |
| 2.2 光子晶体的理论基础及数值计算方法 |
| 2.2.1 赫姆霍兹方程 |
| 2.2.2 时域有限差分法 |
| 2.3 光子晶体微腔传感器的基本原理及性能指标 |
| 2.3.1 扰动理论 |
| 2.3.2 传感和检测方式分类 |
| 2.3.3 光子晶体微腔及传感器的性能指标 |
| 2.4 光子晶体微腔传感器的制备工艺和测试平台 |
| 2.4.1 基于SOI的光子晶体微腔制备工艺 |
| 2.4.2 PDMS微流体通道制备流程 |
| 2.4.3 垂直耦合测试平台 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于一维光子晶体纳米束腔的高性能传感器设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 程式化的高Q一维光子晶体纳米束腔设计方法 |
| 3.3 高Q/V的空气模一维光子晶体纳米束腔传感器设计 |
| 3.3.1 高Q/V的空气模一维光子晶体纳米束腔的结构设计 |
| 3.3.2 高Q/V的空气模一维光子晶体纳米束腔的性能分析 |
| 3.3.3 高Q/V的空气模一维光子晶体纳米束腔的折射率传感性能分析 |
| 3.4 高灵敏度的一维光子晶体槽纳米束腔传感器设计 |
| 3.4.1 一维光子晶体槽纳米束腔的结构设计 |
| 3.4.2 一维光子晶体槽纳米束腔的结构性能优化设计 |
| 3.4.3 一维光子晶体槽纳米束腔的折射率传感性能分析 |
| 3.4.4 一维光子晶体槽纳米束腔传感器的误差分析 |
| 3.5 低旁瓣抖动的一维光子晶体波导带阻滤波器设计 |
| 3.5.1 一维光子晶体波导带阻滤波器设计 |
| 3.5.2 一维光子晶体波导带阻滤波器与传感器的集成 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于一维光子晶体纳米束多模腔的折射率和温度双参量传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双参量传感的基本原理 |
| 4.3 基于一维光子晶体纳米束腔高低阶模的折射率和温度双参量传感器 |
| 4.3.1 空气模一维光子晶体纳米束腔的结构设计与传输特性 |
| 4.3.2 基于空气模一维光子晶体纳米束腔的基模和一阶模的双参量传感性能分析 |
| 4.4 基于一维光子晶体纳米束腔介质模和空气模的折射率和温度双参量传感器 |
| 4.4.1 介质模和空气模共存的一维光子晶体纳米束腔的设计原理 |
| 4.4.2 介质模和空气模共存的一维光子晶体纳米束腔的实验验证 |
| 4.4.3 介质模和空气模共存的一维光子晶体纳米束腔的双参量传感应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于二维光子晶体宽度调制线缺陷腔阵列的多路复折射率传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 折射率虚部灵敏度的理论推导 |
| 5.3 基于二维光子晶体宽调制线缺陷腔阵列的多路复折射率传感 |
| 5.3.1 二维光子晶体宽度调制线缺陷腔的结构设计及理论分析 |
| 5.3.2 二维光子晶体宽度调制线缺陷腔的参数优化 |
| 5.3.3 二维光子晶体宽调制线缺陷腔的传感阵列设计 |
| 5.3.4 二维光子晶体宽调制线缺陷腔传感阵列的多路复折射率传感分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于一维光子晶体环形谐振腔的光谱吸收型传感器 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 提高吸收灵敏度的理论分析 |
| 6.3 中红外波段一维光子晶体环形谐振腔的研究 |
| 6.3.1 一维光子晶体环形谐振腔的结构设计与器件制备 |
| 6.3.2 一维光子晶体环形谐振腔的能带分析 |
| 6.3.3 一维光子晶体环形谐振腔的实验结果及讨论 |
| 6.3.4 一维光子晶体环形谐振腔的温度调制 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本论文研究工作总结 |
| 7.2 后续研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 缩略词中英文对照表 |
| 致谢 |
| 博士期间发表的学术成果清单 |
（5）基于优化辛时域多分辨率算法的光子晶体传输特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光子晶体简介 |
| 1.3 辛时域多分辨率法 |
| 1.4 本文的主要研究内容与工作 |
| 第二章 光子晶体 |
| 2.1 光子晶体结构与特性 |
| 2.1.1 光子晶体结构 |
| 2.1.2 光子晶体特性 |
| 2.2 光子晶体制备方法 |
| 2.2.1 机械精密加工法 |
| 2.2.2 胶体晶体法 |
| 2.2.3 激光全息光刻法 |
| 2.3 光子晶体的理论研究方法 |
| 2.3.1 平面波展开法 |
| 2.3.2 时域有限差分法 |
| 2.3.3 传输矩阵法 |
| 2.4 光子晶体的应用 |
| 2.4.1 光子晶体光纤 |
| 2.4.2 光子晶体波导 |
| 2.4.3 光子晶体谐振腔 |
| 2.4.4 高性能反射镜 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 辛时域多分辨率法理论 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空间域上的时域多分辨率法 |
| 3.2.1 三维迭代公式 |
| 3.2.2 一维和二维迭代公式 |
| 3.3 时间域上的辛积分技术 |
| 3.3.1 辛积分技术理论 |
| 3.3.2 辛时域多分辨率法原理及公式 |
| 3.4 边界条件 |
| 3.4.1 吸收边界条件的作用 |
| 3.4.2 完全匹配层 |
| 3.5 源的加入 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 辛算子的优化及稳定性与数值色散性分析 |
| 4.1 辛算子的求解及优化 |
| 4.1.1 误差函数和时间可逆约束对辛算子的优化 |
| 4.1.2 增长因子和时间可逆约束对辛算子的优化 |
| 4.2 稳定性分析 |
| 4.3 数值色散性分析 |
| 4.3.1 各阶辛算子的数值色散分析 |
| 4.3.2 数值算列 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 各种形态光子晶体的传输特性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光子晶体带隙特性研究 |
| 5.2.1 建立几何模型 |
| 5.2.2 光子晶体反/透射及带隙特性 |
| 5.3 各参数对光子晶体传输特性的影响 |
| 5.3.1 周期数对带隙的影响 |
| 5.3.2 介质比对带隙的影响 |
| 5.3.3 介质层厚度比对带隙的影响 |
| 5.3.4 互换介质层材料位置对带隙的影响 |
| 5.4 三元介质层光子晶体的带隙特性研究 |
| 5.4.1 几何模型 |
| 5.4.2 透射谱带隙特性 |
| 5.5 缺陷层光子晶体的带隙特性研究 |
| 5.5.1 单一缺陷层光子晶体的带隙特性分析 |
| 5.5.2 多缺陷层光子晶体的带隙特性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（6）基于辛时域多分辨率算法的等离子体及其光子晶体数值特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 辛时域多分辨率算法 |
| 1.2.2 等离子体介质的数值研究方法 |
| 1.2.3 等离子体光子晶体数值研究方法 |
| 1.3 本文的章节安排 |
| 第二章 辛时域多分辨率算法基本原理 |
| 2.1 S-MRTD算法的基本理论 |
| 2.1.1 一维Maxwell方程的S-MRTD基本理论 |
| 2.1.2 二维Maxwell方程的S-MRTD基本理论 |
| 2.2 S-MRTD算法的吸收边界条件 |
| 2.2.1 一维PML层中S-MRTD算法的离散格式 |
| 2.2.2 二维PML层中S-MRTD算法的离散格式 |
| 2.3 S-MRTD算法的稳定性与色散性分析 |
| 2.3.1 S-MRTD算法的稳定性分析 |
| 2.3.2 S-MRTD算法的色散性分析 |
| 2.4 数值算例 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 辛时域多分辨率算法在等离子体中的仿真研究 |
| 3.1 等离子体基本理论 |
| 3.1.1 等离子体频率 |
| 3.1.2 非磁化等离子体介质的复相对介电常数 |
| 3.1.3 磁化等离子体介质的复相对介电常数 |
| 3.2 S-MRTD算法在非磁化等离子体的理论构建 |
| 3.3 S-MRTD算法在磁化等离子体的理论构建 |
| 3.4 数值算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 辛时域多分辨率算法在等离子体光子晶体中的仿真研究 |
| 4.1 等离子体光子晶体的S-MRTD算法实现 |
| 4.2 非磁化等离子体光子晶体PBG的特性研究 |
| 4.2.1 非磁化等离子体频率(f_p)对PBG结构的影响 |
| 4.2.2 非磁化等离子体碰撞频率(v_c)对PBG结构的影响 |
| 4.2.3 介质相对介电常数(ε_r)对PBG结构的影响 |
| 4.2.4 厚度比(d)对PBG结构的影响 |
| 4.2.5 周期厚度(L)对PBG结构的影响 |
| 4.2.6 周期数(N)对PBG结构的影响 |
| 4.3 非磁化等离子体光子晶体的缺陷模研究 |
| 4.3.1 缺陷层介电常数(ε_(r2))对缺陷模的影响 |
| 4.3.2 缺陷层厚度(L_d)对缺陷模的影响 |
| 4.3.3 周期常数(N)和缺陷层位置(M)对缺陷模的影响 |
| 4.3.4 等离子体频率(f_p)对缺陷模的影响 |
| 4.3.5 等离子体碰撞频率(v_c)对缺陷模的影响 |
| 4.4 多缺陷层的缺陷模研究 |
| 4.5 三元周期结构PPC的 PBG特性研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（7）多波段隐身薄膜性能优化及卷绕式制备技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景和意义 |
| 1.2 红外隐身材料的研究现状 |
| 1.2.1 低红外发射率涂层研究现状 |
| 1.2.2 低红外发射率薄膜研究现状 |
| 1.3 多波段兼容隐身材料研究现状 |
| 1.3.1 红外与激光兼容隐身材料研究现状 |
| 1.3.2 红外与可见光兼容隐身材料研究现状 |
| 1.3.3 红外与雷达兼容隐身材料研究现状 |
| 1.4 多波段兼容隐身薄膜的存在问题和解决思路 |
| 1.5 论文的主要研究内容及章节 |
| 第二章 一维光子晶体隐身波段拓展 |
| 2.1 多波段兼容隐身原理分析 |
| 2.1.1 可见光隐身原理分析 |
| 2.1.2 热红外隐身原理分析 |
| 2.1.3 激光隐身原理分析 |
| 2.1.4 雷达波隐身原理分析 |
| 2.1.5 多波段兼容隐身原理 |
| 2.2 光子晶体电磁波传输特性的数值分析方法 |
| 2.2.1 传输矩阵法概述 |
| 2.2.2 传输矩阵法计算一维光子晶体带隙特性 |
| 2.3 一维光子晶体掺杂特性研究 |
| 2.3.1 本征光子晶体的带隙特性 |
| 2.3.2 掺杂光子晶体结构的确定 |
| 2.4 多波段兼容隐身薄膜设计 |
| 2.4.1 可见光、远红外与双激光兼容隐身光子晶体设计 |
| 2.4.2 可见光、中远红外与多激光兼容隐身光子晶体设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光子晶体隐身薄膜的制备与性能测试 |
| 3.1 制备方式和工艺 |
| 3.2 可见光、远红外与双激光兼容隐身薄膜的制备和检测 |
| 3.2.1 可见光照片 |
| 3.2.2 微观结构 |
| 3.2.3 远红外隐身性能 |
| 3.2.4 可见光-红外反射光谱测试 |
| 3.2.5 雷达波透波性能测试与分析 |
| 3.3 可见光、中远红外与多种激光兼容隐身薄膜的制备和测试 |
| 3.3.1 可见光照片 |
| 3.3.2 微观结构 |
| 3.3.3 热红外隐身效果 |
| 3.3.4 可见光-红外反射光谱特征 |
| 3.4 隐身薄膜红外发射率测试研究 |
| 3.4.1 利用热像仪测红外发射率的原理 |
| 3.4.2 中、远红外室内发射率测试过程与结果 |
| 3.5 隐身薄膜应用于不同温度目标的红外隐身性能研究 |
| 3.5.1 隐身薄膜应用于车辆的红外隐身性能研究 |
| 3.5.2 隐身薄膜应用于高温目标的红外隐身性能研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 隐身薄膜的光泽度、散热性和激光隐身角度范围的性能提高 |
| 4.1 光子晶体薄膜的优化设计方法 |
| 4.1.1 光学薄膜的优化设计 |
| 4.1.2 自动设计的评价函数 |
| 4.1.3 自动设计的优化算法 |
| 4.1.4 优化设计方法的一般过程 |
| 4.2 隐身薄膜光泽度的降低 |
| 4.2.1 概述 |
| 4.2.2 理论分析 |
| 4.2.3 结构设计和优化过程 |
| 4.2.4 制备、测试和结果分析 |
| 4.3 隐身薄膜散热性能的提高 |
| 4.3.1 热隐身材料散热特性分析 |
| 4.3.2 结构优化设计 |
| 4.3.3 制备与测试分析 |
| 4.4 隐身薄膜激光隐身角度范围的扩展 |
| 4.4.1 激光入射角度变化对薄膜隐身特性影响分析 |
| 4.4.2 结构的优化设计与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 隐身薄膜的卷绕式制备技术研究 |
| 5.1 卷绕镀膜原理和基本流程 |
| 5.1.1 卷绕镀膜设备及原理 |
| 5.1.2 镀膜流程 |
| 5.2 存在问题与重难点分析 |
| 5.3 薄膜沉积厚度分析 |
| 5.4 薄膜成膜均匀性分析与修正 |
| 5.4.1 概述 |
| 5.4.2 材料在基底幅宽方向(y方向)的沉积速率 |
| 5.4.3 带材上传动方向(x方向)成膜厚度 |
| 5.4.4 实验验证 |
| 5.5 薄膜沉积均匀性修正 |
| 5.5.1 修正挡板设计 |
| 5.5.2 实验与结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（8）一维三元流固型声子晶体低频双带隙特性及其亚波长声单向传输应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 声子晶体研究现状 |
| 1.2.1 概念与分类 |
| 1.2.2 声子晶体能带结构研究现状 |
| 1.2.3 一维流固声子晶体中的零点传输型禁带 |
| 1.3 声波单向传输发展现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 一维三元流固声子晶体的带隙理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 有限周期一维三元流固声子晶体传递矩阵 |
| 2.3 无限周期一维三元流固声子晶体能带结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 一维三元流固声子晶体的低频双禁带及其调控规律 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 一维三元流固声子晶体的能带结构 |
| 3.3 一维三元流固声子晶体低频双禁带调控 |
| 3.3.1 材料参数对双禁带角范围的影响 |
| 3.3.2 有限周期一维三元流固声子晶体透射特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 亚波长多角度声单向传输器件设计与优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多角度声单向传输器件模型构建 |
| 4.2.1 基于COMSOL Multiphysics的有限元法基本思想和步骤 |
| 4.2.2 多角度声波单向传输的有限元模型构建 |
| 4.3 多角度声单向传输结构物理机制 |
| 4.3.1 反向截止机制 |
| 4.3.2 正向导通机制 |
| 4.4 多角度声单向传输结构数值研究及其优化设计 |
| 4.4.1 多角度声单向传输结构数值研究 |
| 4.4.2 多角度声单向传输结构角宽度优化设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表论文与参加的课题 |
（9）基于微纳多层结构的可见光-红外频谱特性调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 单一可见光波段光学伪装研究进展 |
| 1.3 单一红外波段光学伪装研究进展 |
| 1.4 可见光-红外兼容光学伪装研究概述 |
| 1.5 本文研究内容与章节安排 |
| 1.6 本文主要创新点 |
| 2 微纳多层结构光学特性研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 膜系迭代计算法 |
| 2.3 传输矩阵法 |
| 2.4 基于CIE体系的颜色计算方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 颜色可调的低光泽度红外宽带隙光子晶体 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 干涉显色-低光泽度光子晶体兼容伪装设计 |
| 3.3 干涉显色-低光泽度光子晶体制备与兼容伪装性能表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 斜入射极化分离下微纳多层结构显色规律 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 斜入射极化分离显色规律的数理推导 |
| 4.3 斜入射极化分离显色规律的实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 数码迷彩图形化一维光子晶体 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 红外低发射率准周期一维光子晶体设计 |
| 5.3 表层数码迷彩伪装设计 |
| 5.4 数码迷彩图形化光子晶体一体化设计 |
| 5.5 数码迷彩图形化光子晶体制备与表征 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 金属基表面图形化微纳多层结构 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 金属基表面图形化微纳多层结构理论设计 |
| 6.3 表面图形化SiO_2/Ag/ZnS/Ag结构制备表征 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 全文总结与工作展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
（10）不对称度对一维三元对称结构光子晶体透射特性的影响（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 研究方法与对象 |
| 2 计算结果与分析 |
| 2.1 对称结构一维三元光子晶体的透射谱 |
| 2.2 周期不对称度对一维三元光子晶体透射特性的影响 |
| 2.3 介质厚度不对称度对一维三元光子晶体透射特性的影响 |
| 3 结论 |
四、一维三元光子晶体的传输特性研究（论文参考文献）
- [1]光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究[D]. 武刚. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]含金属层三元一维光子晶体强吸收特性研究[D]. 单圆圆. 青岛大学, 2020(01)
- [3]无序一维光子晶体的光传输特性研究[D]. 汤伟媛. 暨南大学, 2020(03)
- [4]基于光子晶体高性能微腔设计的双参量传感模型结构分析与特征研究[D]. 孙富君. 北京邮电大学, 2020(01)
- [5]基于优化辛时域多分辨率算法的光子晶体传输特性分析[D]. 李猛. 安徽大学, 2020(07)
- [6]基于辛时域多分辨率算法的等离子体及其光子晶体数值特性研究[D]. 马驻. 安徽大学, 2020(07)
- [7]多波段隐身薄膜性能优化及卷绕式制备技术研究[D]. 王航. 国防科技大学, 2019(02)
- [8]一维三元流固型声子晶体低频双带隙特性及其亚波长声单向传输应用研究[D]. 龚航. 江苏大学, 2019(02)
- [9]基于微纳多层结构的可见光-红外频谱特性调控研究[D]. 祁冬. 华中科技大学, 2019(03)
- [10]不对称度对一维三元对称结构光子晶体透射特性的影响[J]. 韦吉爵,苏安,唐秀福,高英俊,欧阳志平. 红外与激光工程, 2016(S2)