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第1章 光子晶体概述 1

1.1 引言 1

1.2 光子晶体的奇特物理现象 2

1.2.1 天然光子晶体的结构色 2

1.2.2 人造光子晶体结构的负折射现象 3

1.2.3 光子晶体结构的Purcell效应 4

1.3 光子晶体结构特征 4

1.3.1 光子晶体基本概念 4

1.3.2 光子晶体结构类型 4

1.4 光子晶体的应用 6

1.5 光子晶体发展历程 10

1.5.1 光子晶体的发展 10

1.5.2 光子晶体的未来 11

第2章 光子晶体理论及分析方法 13

2.1 光子晶体与电子晶体 13

2.1.1 光子晶体与电子晶体的基本原理 13

2.1.2 光子晶体与电子晶体的比较 15

2.2 光子晶体的数值分析方法 18

2.2.1 平面波展开法 20

2.2.2 传输矩阵法 23

2.2.3 时域有限差分法 24

2.2.4 N阶法 26

2.2.5 多重散射法 27

2.3 一维光子晶体能带理论 27

2.4 二维光子晶体能带理论 31

2.5 光子晶体数值仿真软件 33

2.5.1 F2P软件 33

2.5.2 Rsoft软件 34

2.5.3 Matlab软件 35

2.5.4 计算工具 35

2.5.5 计算机仿真 37

第3章 负折射率光子晶体 39

3.1 光子晶体负折射现象及原理 39

3.1.1 负折射现象 39

3.1.2 光子晶体负折射原理 40

3.2 负折射率光子晶体的特性 40

3.3 一维光子晶体负折射现象 41

3.4 二维光子晶体负折射现象 42

3.5 负折射率光子晶体的应用 43

3.5.1 在隐身技术方面的应用 43

3.5.2 在超灵敏探测仪器中的应用 44

3.5.3 在雷达天线和通信器件中的应用 45

第4章 光子晶体的制备方法 47

4.1 光子晶体结构制备 47

4.1.1 精密机械加工法 47

4.1.2 交替沉膜法 48

4.1.3 层层叠加法 48

4.1.4 半导体工艺法 50

4.1.5 微细加工法 50

4.1.6 多光束干涉法 50

4.1.7 胶体自组装法 52

4.1.8 模板法 55

4.2 反蛋白石结构制备 55

4.2.1 沉积法 56

4.2.2 电化学法 57

4.2.3 化学气相沉积法 57

4.3 可调光子晶体结构制备 58

4.3.1 改变介质材料 58

4.3.2 调整介质层厚度 59

4.3.3 介质层叠加法 59

4.4 光子晶体缺陷及其引入 61

4.4.1 光子晶体缺陷 61

4.4.2 光子晶体缺陷的引入 66

4.4.3 反蛋白石结构中缺陷的引入 67

第5章 光子晶体器件设计原理及应用 69

5.1 光子晶体光纤 69

5.1.1 光子晶体光纤原理、分类及特性 70

5.1.2 光子晶体光纤的制作方法 81

5.1.3 光子晶体光纤的应用 82

5.2 光子晶体激光器 84

5.2.1 光子晶体激光器原理、类型及特性 84

5.2.2 光子晶体激光器的应用 90

5.2.3 光子晶体激光器的不足 91

5.3 光子晶体传感器 91

5.3.1 光子晶体传感原理及特性 91

5.3.2 光子晶体传感器应用 97

5.4 光子晶体其他应用 97

5.4.1 光子晶体线缺陷波导 97

5.4.2 光子晶体太赫兹波导 100

第6章 光子晶体电磁防护材料 109

6.1 光子晶体电磁屏蔽材料 109

6.1.1 电磁干扰与电磁屏蔽原理 109

6.1.2 光子晶体电磁屏蔽材料的优势 112

6.1.3 光子晶体电磁屏蔽可视材料 114

6.2 光子晶体热红外隐身 115

6.2.1 热红外隐身机理 116

6.2.2 光子晶体热红外隐身机理 116

6.2.3 光子晶体的热红外隐身应用前景 117

6.3 光子晶体电磁波吸收材料 121

6.3.1 微波光子晶体结构 122

6.3.2 带隙结构电磁吸收材料 123

第7章 光子晶体天线技术及应用 128

7.1 光子晶体在微带天线中的应用 128

7.1.1 微带天线的类型 129

7.1.2 光子晶体在微带天线中的应用 130

7.1.3 光子晶体贴片天线 134

7.2 光子晶体在相控阵天线中的应用 138

7.2.1 相控阵天线 138

7.2.2 相控阵天线单元间的互耦 139

7.2.3 光子晶体相控阵天线去耦 143

7.2.4 基于光子晶体不同排列缝隙相控阵的去耦仿真分析 148

7.3 光子晶体在天线中的应用前景 152

第8章 光子晶体展望 155

8.1 光子晶体类型发展方向 155

8.1.1 带隙可调光子晶体 155

8.1.2 等离子体光子晶体 159

8.1.3 含缺陷态光子晶体 161

8.1.4 纳米光子晶体 162

8.2 光子晶体未来领域发展方向 162

8.2.1 耐千余摄氏度高温的光子晶体 162

8.2.2 光子晶体纳米仿生技术 163

8.2.3 光子晶体器件 164

8.2.4 光子晶体太赫兹器件 166

8.2.5 光子晶体电磁防护 167

8.3 光子晶体技术发展方向 168

参考文献 171