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佳友小鱼

金虫 (小有名气)

[求助] 给分:光子晶体求科普

新手搞不懂最简单的1维光子晶体多层膜结构的带隙图。
如下图,横坐标和纵坐标分别是波数k以及频率/光速(再乘以晶格的a/2pi)
我发现纵坐标比横坐标,恰好是折射率的倒数1/n。

第一个图就是折射率为3.6的砷化镓,也就是正常介质,能够理解。
第二个图n1还是砷化镓,n2变成了折射率为3.4的砷镓铝,结果出现带隙。
第三个图n1还是砷化镓,n2变成了空气(n2=1),带隙更加明显了。

看了复杂的推导,还是没不明白后面两个图对纵坐标和横坐标如何理解?纵坐标能否看做真空中的波数,横坐标看做材料中的波数?但是这样的坐标能代表什么?(第一个图斜率还能代表折射率1/3.6,后面两个图n2都变掉了,但是斜率咋还没变?)

带隙是对应纵坐标----空气中对应缺失了频率?

捕获.JPG

[ Last edited by 佳友小鱼 on 2012-11-7 at 21:21 ]
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佳友小鱼

金虫 (小有名气)

引用回帖:
7楼: Originally posted by dgzhao at 2012-11-13 10:23:58
他这个图的意思是,对于第一个禁带,低频的时候能量主要集中在高介电常数的介质中,高频的时候能量主要集中在低介电常数的介质中。
我也不知道怎么证明,我用其他参数画了一下图,似乎得不到他的结论,估计是跟他的 ...

我看了关于微扰的公式,在:http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=5170122

这个问题差不多说过了。不过公式里面,对于电场微扰的能量如何体积分,以及体积分的范围还是弄不明白。

PS:这本书只给公式和意义,不给证明。。。。
8楼2012-11-13 11:08:24
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doeboy

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★
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佳友小鱼: 金币+3, ★★★很有帮助, 多谢回答! 2012-11-08 19:07:24
华丽的飘过: 金币+3, 3q 2012-11-29 02:07:49
纵坐标代表频率,横坐标代表波数,换句话说,你让一束频率为w的光入射到光子晶体里,它在里面传输的波数就是从坐标图里面读出来的横坐标值(在乘以一个常数因子一下)。
带隙就是指这个频带以内的光在光子晶体里面没有合适的模式存在,所以不能在光子晶体内传播。
后两个图的斜率变化了,特别是在边缘。当n1和n2的差别为0的时候,就回到图1的情况了。
2楼2012-11-08 00:25:37
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电路分析

木虫 (小有名气)

横坐标代表方向,纵坐标代表频率,我是一直这么理解的
3楼2012-11-08 09:03:03
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dgzhao

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
佳友小鱼: 金币+2, ★★★很有帮助, 多谢回答! 2012-11-08 19:07:38
华丽的飘过: 金币+3, 3q 2012-11-29 02:07:57
纵坐标表示频率,横坐标表示布洛赫波矢的大小(即波数)。写成图上那种形式只是对这两个量做了归一化,比较方便分析。比如横坐标归一化之后,就一定是限制在-0.5到0.5之间。
斜率其实是dw/dk,物理意义是群速度。但第一个图是均匀介质,dw/dk=w/k,把纵坐标除以横坐标,就可以得到斜率就是折射率的倒数。后面两个图,斜率其实已经有了变化了,但变化不明显,因为这时候的波数k是两种介质的平均值,从第三个图上看的话,空气层的厚度应该比较小,这样平均以后变化仍然不大。在禁带边缘,斜率变平,这里的态密度比较高,群速度比较小。
禁带表示光波以禁带频率入射到光子晶体之后,大部分能量被反射回去,很少能透过,所以称为禁带(禁止通过的带),与固体物理里面的能带类似。

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牛顿第一定律:不给力就不停或不动;牛顿第二定律:给力就加速;牛顿第三定律:你给我力的同时,我也给你力
4楼2012-11-08 11:27:21
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