光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的有限元法研究的開題報告

光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的有限元法研究的開題報告摘要光子晶體是由周期性變化的介電常數(shù)分布所形成的結(jié)構(gòu)，具有自然形成光子帶隙的特性，是新型光電器件的重要組成部分。本文將研究光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，利用有限元法對其進(jìn)行計算。首先介紹光子晶體的基本原理和制備方法，然后探討計算光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的原理和步驟。最后，展望該研究的應(yīng)用前景和意義。關(guān)鍵詞：光子晶體，能帶結(jié)構(gòu)，有限元法，應(yīng)用前景一、研究背景與意義光子晶體是一種類似于晶體的結(jié)構(gòu)，其周期性分布的介電常數(shù)創(chuàng)造了光子帶隙，因此廣泛應(yīng)用于光電設(shè)備的制造中，例如光纖通信、光儲存、激光腔等。研究光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，有助于深入了解光子晶體的物理特性并優(yōu)化其性能。有限元法是一種常見的數(shù)值計算方法，用于求解各種物理問題的數(shù)值解。在研究光子晶體能帶結(jié)構(gòu)時，應(yīng)用有限元法計算其能帶結(jié)構(gòu)可有效提高研究效率和精度。二、研究內(nèi)容和方法1.光子晶體的基本原理和制備方法介紹光子晶體的基本特征和制備方法，包括自組裝法、納米加工法、離子束雕刻法等。2.光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)計算原理介紹計算光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的基本原理和方法，包括布里淵區(qū)、調(diào)和振幅方程等。3.有限元法在光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計算中的應(yīng)用在介紹有限元法基本原理和步驟的基礎(chǔ)上，探討其在光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計算中的應(yīng)用，如何建立模型、計算參數(shù)等。4.光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展與展望綜述光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展并探討未來研究方向和應(yīng)用前景。三、預(yù)期成果1.掌握光子晶體的基本原理和制備方法，對其物理特性有深入了解。2.學(xué)習(xí)有限元法的基本原理和步驟，了解其在光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計算中的應(yīng)用。3.計算出光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，探討其波長、帶隙寬度、透射率等特性。4.綜述光子晶體能帶結(jié)構(gòu)研究的最新進(jìn)展，展望其在未來的應(yīng)用前景。四、研究計劃第一周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解光子晶體的基本特性和制備方法。第二周：學(xué)習(xí)計算光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的基本原理和方法，熟悉布里淵區(qū)、調(diào)和振幅方程等概念。第三周：學(xué)習(xí)有限元法的基本原理和步驟，并了解其在光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計算中的應(yīng)用。第四周至第七周：計算光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，分析其特性。第八周：撰寫研究報告并進(jìn)行評審。五、參考文獻(xiàn)1.Chutinan,A.,John,S.,andLin,S.Y.2002.Observationofsurfacestatesonperiodicdielectricmicrostructures.Phys.Rev.Lett.89,233901.2.蔣傳龍,羅懷哲,王震宇.光子晶體:制備、性質(zhì)及應(yīng)用研究熱點(diǎn),物理學(xué)報,2009,58(3):1417-1426.3.Johnson,S.G.,Joannopoulos,J.D.,andWinn,J.N.2001.PhotonicCrystals:TheRoadfromTheorytoPractice.Kl