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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