Модификация спектров отражения и пропускания фотонных кристаллов с резонансной дисперсионной зависимостью материальных параметров

• Автор: Остаточников, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Содержание
Введение

Обозначения и сокращения

Глава 1. Типы фотонных кристаллов и устройства на их основе

1.1. Типы фотонно-кристаллических структур

1.2. Устройства на основе фотонных кристаллов

1.3. Оптические эффекты в одномерных ФКС с частотной и полевой зависимостью оптических характеристик

Выводы к главе 1

Глава 2. Спектры и локализация поля в одномерных дефектных

2.1. Передаточные матрицы и коэфициенты отражения и пропускания диэлектрических ФК

2.2. Спектры и локализация поля в ФК с дефектом инверсионного типа
2.3. Спектры и локализация поля в ФКС с комбинацией дефектов инверсии и внедрения
Выводы к главе 2
Глава 3. Спектры фотонных кристаллов с резонансными дефектами
3.1. Плазмонный резонанс в металло-диэлектрических нанокомпозитах
3.2. Подавление дефектной моды в ФК с дефектом на основе нанокомпозита

3.3. Магнитная проницаемость магнитного дефекта в области ферромагнитного резонанса
3.4. Подавление дефектной моды фотонного кристалла с ферромагнитным дефектом
Выводы к главе 3
Глава 4. Влияния ферромагнитного резонанса на спектры фотонного кристалла
4.1. Передаточные матрицы и коэффициенты отражения и пропускания магнитного ФК
4.2. Бездефектная ФК структура магнетик-диэлектрик в области резонанса
4.3. Магнитнитофотонный кристалл с дефектами
Выводы к главе 4
Заключение
Литература
Приложение

Введение
Термин «фотонный кристалл» был впервые использован в 1987 году, когда
Э.Яблонович и С.Джон опубликовали свои работы [1, 2]. Основным свойством фотонных кристаллов является появление в спектрах пропускания и отражения, так называемых фотонных запрещенных зон или «стоп зон»[3-5]. Другое важное свойство фотонных кристаллов - высокая степень локализации электромагнитных волн на дефектах решетки, что позволяет использовать нелинейные оптические эффекты [6-8]. Интерес к фотонно-кристаллическим структурам (ФКС) вызван зависимостью их оптических свойств от геометрии структуры, оптических свойств входящих в структуру материалов, внешних полям и т.д., что позволяет создавать на их основе различные измерительные приборы [9-11]. Другой областью применения ФКС являются элементы оптических систем передачи информации и детектирования являются: частотные фильтры, выделяющие необходимую частотную область; модуляторы позволяющие изменять фазу, амплитуду, поляризацию или длину волны электромагнитного излучения; сканирующие системы. При отсутствии вышеуказанных устройств передачу информации с помощью оптического носителя можно осуществлять только модуляцией источника света, что накладывает ограничения на возможность использования некоторых источников, а так же затрудняет получение модуляции когерентного света из-за нелинейности характеристик накачки лазеров [12]. Использование в оптических системах ФКС позволяет внести существенный вклад в решение проблемы миниатюризации блоков оптических систем, как за счет уменьшения размеров самих устройств, так и за счет применения одного устройства для решения сразу нескольких задач, например фильтрация по частоте и модуляция сигнала.
С другой стороны, анализ перспектив и фундаментальных ограничений

2.2. Спектры и локализация поля в ФК с дефектом инверсионного типа
Наиболее простыми в изготовлении являются ФКС с дефектом инверсионного типа. Этот тип дефектов можно определить следующими двумя формулами: МаМь или МаМь, где Ма = (тгп2)а и Мь = {т2т{)ь. Наличие подобного дефекта приводит к появлению минизоны пропускания в ФЗЗ в спектрах ФКС. Далее на рисунках приведены спектры и распределения полей в ФКС с одним или несколькими дефектами инверсионного типа. Вычисления проводились без учета поглощения, поэтому передаточная матрица дефектной структуры является унимодулярной. Рассмотрим структуру состоящую из двух не магнитных оптически изотропных слоев с толщинами Ь и 1/2, диэлектрические проницаемости которых являются скалярными величинами е и е2 [82-84].
На рис. 8 представлена первая зона непропускания в спектрах пропускания бездефектной ФКС М20 (а) и ФКС с дефектом, возникающим при инверсии одной части структуры относительно другой - М10М10 или М10М10 (Ь, с). Сплошным кривым отвечают спектры ФКС с одинаковой оптической толщиной соседних слоев ЬП = Ь^П2 , пунктирным кривым отвечает структура с Ь = Ь2 ( в = 1). В качестве материалов слоев структуры рассматривались арсенид и нитрид галия (СаАв и СаИ) с диэлектрическими проницаемостями Е = 11.9 и £2 = 5.8 соответственно, толщина периода Ь = Ь + Ь2 = 2.5мкм. При равенстве оптических толщин слоев максимум пропускания отвечает центральной частоте зоны непропускания бездефектной структуры и) = 1.326 • 1014 с-1. Симметричность структуры относительно расположения дефекта приводит к максимально возможному значению коэффициента пропускания Т(ш) = 1 в дефектной моде. Ширина зоны непрозрачности и положение дефектной минизоны для рассматриваемых структур существенно различны.