CaF2/Si光子晶体光学特性研究开题报告

1. 研究目的与意义

光子晶体是新研制出的新型人工光学复合材料，其概念于1987年被首次提出。光子晶体本身是由两种或几种介电常数常数不同的介电材料在空间周期性堆叠而成的结构。作为新发现的光学复合材料，光子结晶具有深远的研究价值，科学家们对于光子结晶进行了大量的理论计算和与实验研究，来逐步挖掘光子结晶的特性和在现实当中在工业当中的运用。光子晶体分为一维、二维与三维，一维光子晶体具有最简单的结构且最容易被制备，目前多用来制作光学镜片与光波反射器等。二维光子晶体相对复杂一些，多用于激光器与光通信等领域。三维则最为复杂，多用于微波、光电元件等。另外包括生活中蝴蝶的翅膀、蛋白石与孔雀尾巴也都与光子结晶相关。

通过对CaF₂/Si晶体的研究来探究光子晶体的光学特性与特征，并从多个方面进行分析论证，使用MATLAB工具进行辅助研究。学习掌握光子结晶的基础概念、光学结构与光学特性。分析光子晶体研究的发展方向。，通过分析光子晶体材料的厚度、周期和超材料参数等因素对传输特性的影响，为集成化光电子器件的设计和性能改善提供理论参考。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

使用matlab数学工具，辅助分析caf₂/si光子晶体的光子带隙、光子局域与周期性结构，对光学传输特性的影响。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

(1)在教师帮助下阅读材料，熟悉使用matlab工具；

(2)查阅资料与相关文献，了解光子晶体结构的基本知识与概念；

(3)结合文献与数学工具对caf₂/si晶体进行探究，逐一分析论证光子晶体的光学特性；

4. 参考文献

[1] m 波恩, e沃耳夫.光学原理[m].杨葭荪译. 北京:科学出版社, 1978: 45-54.

[2]有毅.一维si/sio₂光子晶体滤波特性的研究[j].微纳光电器件, 2015, (8): 1-22.

[3]张凌.基于光子晶体光纤的生物双参量传感[j].光学工程, 2020，(4): 5-20.

5. 计划与进度安排