专利名称：一种二维等离子体光子晶体带隙控制方法
技术领域：
本发明属于微波器件领域，具体涉及一种微波器件禁带形成的控制方法。
背景技术：
等离子体光子晶体是指等离子体和介质呈周期结构排列的人工周期结构，是光子晶体的一个特殊分支，不仅具有一般光子晶体的物理性质，而且由于受等离子体物理性质的影响，等离子体光子晶体的特性主要包括:光子带隙特性、光子局域特性和光学特性。其中光子的带隙特性尤为引起人们的关注，在光学上，等离子体光子晶体还具有自身独特性质，具有在微波滤波器、等离子体天线、等离子体透镜等诸多方面的潜在应用价值。申请(专利)号为CN200410016099.0的“一种调节二维光子晶体禁带的方法”的发明，提供了一种调节二维光子晶体禁带的方法。从光子晶体基本理论以及半导体、电磁场理论可知，对于二维光子晶体结构，外加磁场B可以改变共振频率ω c，从而对TE波的ε (ω)函数产生影响，而对于TM传播态，由于ε (ω)函数中不含coc项，也就意味着和磁场无关；因此，利用二维光子晶体结构柱子延伸方向加磁场，改变该光子晶体结构对TE传播态电磁波的禁带位置和分布，从而调节二维光子晶体禁带。该方法复杂，只能通过改变晶体管的排布规律来控制等离子体光子晶体的带隙，对模型的大小和分布要求比较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二维等离子体光子晶体带隙控制方法，无需改变模型的分布，通过改变等离子体频率的大小，实现二维等离子体光子晶体带隙控制，简易直接，对模型要求低。为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案。一种二维等离子体光子晶体带隙控制方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤一:建立二维等离子体光子晶体模型，利用模型的反射系数，获取二维等离子体光子晶体带隙大小；
步骤二:利用高斯脉冲函数来表示等离子体频率，通过高斯脉冲函数表达式的变化来调节和控制二维等离子体光子晶体带隙大小。所述步骤一具体为:利用时域有限差分方法对单个元胞建立矩形实体模型，位于矩形实体模型的中间位置的矩形模型背景介质与矩形实体模型的两个对边留有间隙、与另两个对边完全重合，矩形模型背景介质的介电常数ε 2大于O ;在背景介质中均匀地镶嵌入N个完全相同的等离子体介质，等离子体介质的介电常数记为ε 3 ;在单个元胞的矩形实体模型中与矩形模型背景介质留有间隙的两个对边的外侧紧贴对边分别增加UPML吸收边界，在吸收边界和背景介质之间填充介电常数为ε i的空气；利用激励源打到整个矩形实体模型上，在吸收边界和背景介质填充空气的空间建立一个用于记录其激励源的入射和反射情况的观察平面。所述步骤二具 体为:将二维等离子体频率 p(\y)以高斯脉冲形式的周期函数表示为
权利要求
1.一种二维等离子体光子晶体带隙控制方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一:建立二维等离子体光子晶体模型，利用模型的反射系数，获取二维等离子体光子晶体带隙大小； 步骤二:利用高斯脉冲函数来表示等离子体频率，通过高斯脉冲函数表达式的变化来调节和控制二维等离子体光子晶体带隙大小。
2.一种如权利要求1所述的二维等离子体光子晶体带隙控制方法，其特征在于所述步骤一具体为:利用时域有限差分方法对单个元胞建立矩形实体模型，位于矩形实体模型的中间位置的矩形模型背景介质与矩形实体模型的两个对边留有间隙、与另两个对边完全重合，矩形模型背景介质的介电常数ε 2大于O ;在背景介质中均匀地镶嵌入N个完全相同的等离子体介质，等离子体介质的介电常数记为ε 3 ;在单个元胞的矩形实体模型中与矩形模型背景介质留有间隙的两个对边的外侧紧贴对边分别增加UPML吸收边界，在吸收边界和背景介质之间填充介电常数为ε i的空气；利用激励源打到整个矩形实体模型上，在吸收边界和背景介质填充空气的空间建立一个用于记录其激励源的入射和反射情况的观察平面。
3.—种如权利要求1所述的二维等离子体光子晶体带隙控制方法，其特征在于所述步骤二具体为: 将二维等离子体频率 以高斯脉冲形式的周期函数表示为
全文摘要
本发明公开了一种二维等离子体光子晶体带隙控制方法，通过建立二维等离子体光子晶体模型，利用模型的反射系数，获取二维等离子体光子晶体带隙大小；利用高斯脉冲函数来表示等离子体频率，通过高斯脉冲函数表达式的变化来调节和控制二维等离子体光子晶体带隙大小。依据本发明技术方案，无需改变模型的分布，通过改变等离子体频率的大小，实现二维等离子体光子晶体带隙控制，简易直接，对模型要求低。本发明适用于高频情况下对等离子体光子晶体带隙的调控。
文档编号H05H1/24GK103235361SQ20131015060
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者杨利霞, 陈伟, 施卫东, 许红蕾, 郑晶 申请人:江苏大学