[发明专利]一种低折射率比下大完全光子带隙光子晶体的设计方法

摘要

本发明公开了一种低折射率比下大完全光子带隙光子晶体的设计方法，涉及光子晶体领域。本方法主要是：①将光子晶体的元胞按所需精度分成对应像素点；②以像素点的二值分布代替元胞中高低折射率材料的形状结构；③利用迭代算法对像素二值分布进行迭代，寻找合适的元胞结构；④将所得元胞结构用数值尺寸进行描述表示，⑤增加能带计算数目，利用数值方法计算元胞对应光子晶体的归一化带隙。大完全光子带隙光子晶体的元胞是第1元胞，第1元胞呈正6边形，包括第1边界、第1低折射率背景材料、第1高折射率圆环介质柱和第1高折射率连杆介质柱。应用本设计方法，可以在较低折射率比下获得完全光子带隙，可以在很大波长范围内实现对光波的调控。

主权项

1.一种低折射率比下大完全光子带隙光子晶体的设计方法，其特征在于：①将光子晶体的元胞按照需求的精度分成对应像素点（101）；②以像素点的二值分布代替元胞中高低折射率材料的形状结构（102）；③利用迭代算法对像素二值分布进行迭代，寻找合适的元胞结构（103）；④将所得元胞结构用数值尺寸进行描述表示（104）；⑤增加能带计算数目，利用数值方法计算元胞对应光子晶体的归一化带隙（105）；⑥分析元胞对应光子晶体的能带结构，如果该元胞没有多条带隙，则本方法不适用（106）；⑦如果该元胞有多条带隙，则对能带数值结果进行比较（107）；⑧高折射率比时，高阶能带和低阶能带都具有相对较大的带隙，并且低阶能带的带隙会比高阶能带的带隙大（108）；⑨随折射率比的减小，高阶能带和低阶能带的带隙都随之减小，当折射率比降低到某一数值时，高阶能带的带隙值会大于低阶能带的带隙值（109）；⑩当进一步降低折射率比到更低的数值时，低阶能带带隙消失，而高阶能带仍存在一定的带隙，从而实现了在较低折射率比材料体系下的光子晶体中得到大完全光子带隙（110）。