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anothershot

铁虫 (初入文坛)

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[求助] 审稿人问我关于模式的有效折射率问题，请熟悉光子晶体的同学帮看看

我是做纳米线材料器件的，偶尔做一些光电模拟计算。最近用FDTD研究纳米线阵列的吸收时，发现纳米线的良好吸收主要归功于一些bloch mode。因此我通过模式分析（MODE SOLUTIONS）得到了关键的几个模式的有效折射率Neff等参量，并通过模式对平面光的入射耦合率（power coupling）来决定该模式对纳米线光吸收所占比重。解释了并拟合3D FDTD纳米线阵列随直径变化的吸收谱线。
后来投稿到nanotechnology，小修，其中一个意见不怎么会回答（毕竟在光学，光子晶体这一块实在不是非常懂）。这个问题或许只是一个基础性的问题。审稿人问我为1）什么其中一个模式，他的折射率虚部，随着波长增加反而增加？这种色散关系对薄膜来说是反常的（我同时给出了薄膜材料的折射率，其虚部，随着波长减小，到禁带吸收限降低为0.），2）另外这个模式的在长波折射率虚部（我研究的是吸收，因此分析了这个东西）对比薄膜的来说要高出很多，为什么？
大家觉得我应该如何对他解释？难道就说模式的折射率跟材料的折射率不是一个东西吗？谁能从深入的物理上给我讲讲Bloch模式所对应的折射率，与薄膜折射率的关系。毕竟审稿人硬生生的把他们联系在一起要我比较。

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To be a rock and not to roll

1楼 2012-10-15 14:06:49

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cefele

铁杆木虫 (正式写手)

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【答案】应助回帖

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anothershot: 金币+50, ★有帮助, 你回答的比较专业，我认为有一定道理。这种“反常”的虚部特性或许就是因为临近模式的cutoff了吧 2012-10-17 10:06:38

器件对光的色散影响包括两部分。一部分是块体材料本身的色散，可以从材料的折射率随波长的变化关系反映出来。另一部分来自结构的色散，是通过结构的调制对光波传播的一种控制，最简单的如：FP共振腔中光波在共振处的速度最小。因而器件的有效折射率并不是材料的折射率，受结构影响很大。
如果相对块体材料吸收增强了，那就是光子在结构中共振产生的效果。如在光子晶体中，如果光子波长在接近光子带边时，那么吸收也会增强。同时带边的有效折射率也是非常大的，意味着可以有大的虚部。