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    内容提示： http://www.paper.edu.cn - 1 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 几种三维光子晶体模型的等效光学分析# 几种三维光子晶体模型的等效光学分析杨春静，刘晓艳**（东华大学纺织学院，上海 201620） 基金项目：国家自然科学基金（51103021）；188宝金博页面版部博士点基金（20110075120005） 作者简介：杨春静（1989-），女，硕士研究生，主要研究方向：纳米材料在织物上的应用研究 通信联系人：刘晓艳（1977-），女，博士，副教授，主要研究方向：功能纺织材料的研究与开发. E-mail: xiaoyanliu@dhu.edu.cn 5 摘要摘要：六角密堆结构，面心立方结构和体心立...

    文档格式：PDF | 页数：7 | 浏览次数：61 | 上传日期：2015-05-17 09:53:03 | 文档星级：
    http://www.paper.edu.cn - 1 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 几种三维光子晶体模型的等效光学分析# 几种三维光子晶体模型的等效光学分析杨春静，刘晓艳**（东华大学纺织学院，上海 201620） 基金项目：国家自然科学基金（51103021）；188宝金博页面版部博士点基金（20110075120005） 作者简介：杨春静（1989-），女，硕士研究生，主要研究方向：纳米材料在织物上的应用研究 通信联系人：刘晓艳（1977-），女，博士，副教授，主要研究方向：功能纺织材料的研究与开发. E-mail: xiaoyanliu@dhu.edu.cn 5 摘要摘要：六角密堆结构，面心立方结构和体心立方结构是三种主要的光子晶体模型，论文采用等体积法进行等效处理， 将三种典型的三维光子晶体模型简化为一维的光子晶体晶胞。 采用传输矩阵法分别计算了三种光子晶体带隙与晶体层数， 粒径和入射角度之间的关系。 得出膜层的厚度直接影响光子晶体带隙的宽度，层数越多带隙宽度越窄；随粒径增加，光子晶体带隙向波长较长的方向移动；入射角的方向不同，光子晶体的带隙发生变化，也就是说光子晶体的颜色随入射角的变化而变化，这些都与三维光子晶体的特性一致。 关键词关键词：三维光子晶体；模型简化；传输矩阵；光子带隙 中图分类号中图分类号：TS101 10 Optical Analysis of Several Typical Simplified Three-dimensional Photonic Crystals YANG Chunjing, LIU Xiaoyan (Textile colloge, Donghua University, Shanghai 201620) Abstract: There are three typical structures of photonic crystals, namely the hexagonal close-packed structure, face-centered cubic structure and body-centered cubic structure. In this paper, three-dimensional photonic crystals were simplified into one-dimensional photonic crystals by equal volume method. The equivalent numerical result was calculated by transfer matrix method, and then the spectral reflectance curves of different layer, size and angle were given with the software Matlab. The photonic band width was determined by nanoparticle film layer. With the increase of particle size, the photonic crystal band gap move to long wave. The color of the photonic crystal changes with incident angle. Because those are kept with the actual performance of three dimensional photonic crystal, the method is practical and effective. Key words: Photonic Crystals; Model Transformation; Transfer Matrix Method; Band Gap 0 引言引言 15 20 25 30 近年来，随着科学技术的发展，仿生学渐渐进入人们的视野并得到了蓬勃的发展，如今已渗透到各个领域。应用仿生技术的功能性纺织品应运而生，尤其是在结构色的研究方面。结构生色具有很多优良性能，如颜色特别明亮且具有金属光泽，颜色永远不会消失[1]等。更重要的是传统的染整伴有高耗水、高耗能、高污染等缺点，所以如果能够将结构生色仿生技术用于纺织印染行业，将促进该行业革命性的发展。而光子晶体是实现结构色的材料，对于35 纺织染整方面的研究有着非常重要的意义。 1987年，Yabnolovitch[2]在研究怎样抑制自发辐射时提出了光子晶体这一新概念。几乎同时，John 在讨论光子局域时也独立提出了这一概念[3]。具有光子带隙并且由不同介电材料周期排列构成的结构就称为光子晶体，光子晶体分为一维、二维和三维[4]。三维光子晶体的显著性能使之成为研究的热点[2,3]，广泛应用在如波导[5]、光学滤波器[6]、开关[7]、磁存储设备[8]、化学生物感应器[9]等方面。在结构色方面对光子晶体的研究主要是光子带隙研究，相40 应的研究有很多方法，如传输矩阵法，平面波法和有限时域差分法等。传输矩阵法常用于一

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