5。2。2  周期长度L+d的影响 16

5。2。3  周期数N的影响 17

5。3  普通介质层介电常数εr的影响 20

结论 21

致谢 22

参考文献 23

1  绪论

电磁波在不同介电常数的介电材料中传播时会产生不同的强散射效应，强散射效应会使它难以继续传播，而光子晶体中物质的介电常数正是周期性变化的，便会造成有的电磁波不能通过这种材料，也就产生了光子带隙结构[1,2]。等离子体光子晶体就是一种含有等离子体介质的光子晶体，在这种结构中等离子体与真空或其他介质周期性地排列着。论文网

色散和耗散特性是等离子体的两个关键特性。一方面，作为色散介质，等离子体的折射率比较特殊，它会随着电磁波的频率变化而改变，达到一个非常小的程度，甚至为负值。所以对于各种频率的入射电磁波来说，等离子体自身就会对它们区别对待，体现色散特性进而形成通带与阻带。另一方面，入射电磁波的频率如果很高，比等离子体频率还要高时，会在传输过程中不断衰减，因为等离子体的内部的碰撞会吸收一部分这样的电磁波，体现耗散特性 [3]。除此之外，等离子体会在外加磁场的影响下产生更为复杂的电磁效应。作为一种特殊的光子晶体，等离子体光子晶体当然会具备一般光子晶体的特质，但是因为它含有等离子体，所以等离子体的一些特性也会在这个整体里显现出来，使它综合了常规光子晶体与等离子体自身的特性。在制作常规的光子晶体时，一旦设定好了它的材料属性和几何构造，也就相当于确定好光子晶体的带隙结构。但等离子体光子晶体不一样，等离子体的参数是可以改变的，不同参数性能也不同，也就是依然可以进行调节，这使它成为一个新兴的研究热点。

等离子体光子晶体这一新的概念于2004年由日本学者Hojo Hitoshi与Mase Atusushi提出[4]。2006年，印度学者Laxmi Shiveshwari和Parmanand Mahto 研究了等离子体光子晶体的滤波特性[5]。2007年Sakai和Sakaguchi利用时域有限差分法和修正后的平面波展开法，对二维等离子体光子晶体的电磁特性进行了研究与讨论，入射电磁波和等离子体频率的相对大小会影响它的电磁特性，入射电磁波较大时，等离子体光子晶体没有展现出它的特殊性质，与一般的光子晶体一致,但当入射波频率小于等离子频率时，等离子体光子晶体因为具有自己特有的性质就变得不同了[6]。在国内方面，李伟在2004年提出了等离子体光子晶体的定义并对电磁波在其中的传播规律进行了讨论，由色散曲线得到了等离子体光子晶体的带隙及结构，并通过对色散关系式的数值计算得出了它对色散有很大影响这一结论[7]。2005年，南航的刘少斌，采用PLCDRG-FDTD算法分析了高斯脉冲在非缺陷及缺陷等离子体光子晶体的传输过程，并从时域和频域角度分析了透射和反射情况[8]。国防科技大学刘建全，在一维等离子体光子晶体模型下研究了色散关系，分析出了一维条件下的光子禁带特征与规律，清楚解释了电磁波的入射角度对禁带的影响[9]。2006年，刘少斌等人用同样的算法分析了电磁波在磁化等离子体光子晶体中的传输过程，得出了参数不同时透射和反射系数的变化，进而分析出带隙结构与它们的内在联系以及等离子光子晶体的高通滤波特征[10]。2007年，南昌大学的马力研究了含缺陷层的一维非磁化等离子体光子晶体的特性。在频域计算和分析了周期常数、介电常数、长度和位置等对磁化光子晶体产生的缺陷模式性能的影响[11]。2009年，刘少斌和刘崧研究了满足一定条件的等离子体光子晶体的带隙特性,从时域的角度，对脉冲电磁波在不同时刻的电场幅值的空间分布进行了分析,又在频域上讨论与研究了引入缺陷以及等离子体温度和密度是如何对光子带隙产生影响的[12]。2010年，河北大学的董丽芳等人通利用液体电极介质阻挡放电系统获得了六角形的等离子体光子晶体并且可以对它进行调谐[13]。2011年，南京航空航天大学的孔祥鲲等人利用传输矩阵法研究了由超导体和两种各向同性介质构成的准周期结构，证明了随环境温度和超导层的厚度变化，带宽发生了显著改变[14]。文献综述