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第一章 光子晶体材料基础1

第一节 光子晶体材料介绍1

一、光子晶体的概念1

二、光子晶体中特殊的光传输现象3

三、光子晶体材料的应用4

第二节 光子晶体材料的能带工程4

一、光子晶体的禁带工程5

二、光子晶体带边（band-edge）工程9

三、光子晶体的允带工程9

四、能带工程展望13

第三节 基于光子晶体的光集成发展现状和存在的主要问题13

第二章 光子晶体的设计理论15

第一节 平面波展开法16

一、本征值方程16

二、Bloch理论18

三、本征值求解18

四、算法举例20

五、色散曲线分析22

六、光子晶体中电磁场传输性质23

第二节 传递矩阵法27

一、一维光子晶体结构27

二、传递矩阵的推导28

三、计算实例31

第三节 时域有限差分法（FDTD）32

一、Maxwell方程33

二、差分方程33

三、FDTD算例38

第三章 一维光子晶体性质研究41

第一节 一维光子晶体的能带性质41

一、一维光子晶体的禁带宽度41

二、一维光子晶体禁带简并分析43

三、一维光子晶体全方向反射镜45

第二节 一维光子晶体高阶禁带的特点46

一、通讯波段禁带边缘的收敛特性47

二、一维光子晶体高阶禁带的宽度和分布特点47

三、一维光子晶体高阶禁带的容差特点48

第三节 一维光子晶体缺陷态分析49

一、单缺陷层的透射谱性质49

二、多缺陷层的透射谱性质51

三、缺陷能级的简并性质53

第四章 二维光子晶体性质研究58

第一节 二维光子晶体能带结构优化58

一、通过改变格点形状获得完全禁带58

二、格点形状改变对二维光子晶体能带结构的影响61

三、复式格点的色散曲线特点65

第二节 电磁场传输方向与二维光子晶体能带间的关系73

一、波矢在周期性平面内二维光子晶体的色散性质74

二、波矢偏离周期性平面对二维光子晶体色散曲线的影响75

三、波矢偏离周期性平面对不同填充比二维光子晶体的禁带影响78

四、色散曲线对光在光子晶体中传输方向的影响80

第五章 光子晶体制作方法84

第一节 精密加工法84

一、机械加工法84

二、层层叠加技术（Layer-by-layer）85

三、光刻技术86

四、纳米压印技术89

五、光学方法91

六、其他方法93

第二节 自组装法93

一、常用自组装方法93

二、自组装方法的一般过程95

三、自组装的主要特点95

四、三维光子晶体中人工缺陷的制作96

五、自组装方法的展望98

第六章 集成光学用光子晶体器件100

第一节 集成光学简介100

一、集成光学的基本技术途径100

二、集成光学对材料的要求101

三、光集成的发展方向102

第二节 高阶禁带的性质研究103

一、实验方法104

二、高阶禁带性质106

第三节 高阶禁带宽带滤波器设计108

一、高阶禁带设计108

二、实验方法109

三、结果和分析110

第四节 反射式窄带滤波器设计114

一、正弦振荡以微扰的形式叠加在多层结构中各层的光学厚度上116

二、正弦振荡对多层结构中各层的光学厚度进行调制117

第五节 光子晶体带阻滤波器120

一、理论设计120

二、试验过程121

三、结果和分析121

第七章 光子晶体在晶硅电池陷光结构中的应用126

第一节 晶硅太阳电池发展状况及趋势126

一、晶体硅太阳能产业发展现状127

二、晶硅太阳电池发电成本分析128

三、晶硅电池技术的未来发展趋势133

第二节 超薄晶硅太阳电池上表面陷光结构研究139

一、一维光子晶体结构研究现状140

二、超薄晶硅电池的上表面陷光结构要求141

三、基于一维光子晶体材料的超薄晶硅太阳电池上表面陷光结构设计143

四、上表面陷光效果评估147

第三节 基于一维光子晶体陷光的超薄晶硅太阳电池研究149

一、结构模型和陷光效果评估方法149

二、不同厚度晶硅电池的光吸收情况150

三、一维光子晶体表面织构优化152

四、电池性能评估153

参考文献155