平面波展开法计算电子态的影响因素

基于有效质量包络函数近似理论,利用平面波展开法计算了InGaN/GaN方形量子阱、圆柱形量子线、球形量子点3种纳米结构中的电子态,分析了纳米结构的尺寸、势垒宽度和平面波数量对计算结果的影响.结果表明:(1)电子和杂质的基态能随纳米结构尺寸的增加而减小.(2)势垒宽度取值太小时,不能很好的把电子和杂质的波函数限制在纳米结构中,基态能会随势垒宽度的变化而快速的变化;当势垒宽度太大时,纳米结构的尺寸相对较小,计算结果不准确;势垒宽度的取值在2 a和4a之间时,基态能稳定,计算结果精确.(3)电子和杂质的前3个能级随平面波数量的增加而趋于稳定,当平面波数量不小于133时,能级稳定.因此,利用平面波展开法计算低维纳米结构中的电子态时,势垒宽度和平面波数量可以分别取为2.5 a和153.

应用平面波展开法计算色散和各向异性二维磁性光子晶体的带隙

磁性光子晶体因其构成材料磁导率不为1且受外加磁场调节,近年来被广泛讨论,对磁性光子晶体能带的计算也随之成为热点.本文首度研究了由色散且各向异性材料构成的二维磁性光子晶体能带的计算方法,从Maxwell方程组推导出具有复杂电磁参数的周期结构能带计算的本征方程,对经典的平面波展开直接求特征值法做出改进,利用寻根方法计算出由Mg-Mn铁氧体圆柱和有机玻璃构成的三角格子二维磁性光子晶体在外加磁场下TM模式的能带结构.计算得到的带隙位置与相同结构的光子晶体全波仿真的传输谱相一致,与实际制备的磁性光子晶体样品的实验测量结果也相当吻合,证明了改进的平面波展开法在色散和各向异性材料构成的光子晶体能带计算中准确性和可靠性,进而肯定了平面波展开法在任意电磁参数特性的光子晶体能带结构计算中的适用性.

平面波展开结合矩量法分析频率选择表面

为了快速分析频率选择表面(FSS),利用天线阵列理论,引入FSS单元之间互导纳的概念,得到互导纳方程。当FSS阵列无限大时,可以应用Floquet定理简化该方程,同时对方程中某些收敛较慢的项进行平面波展开,利用矩量法求解。采用该思路我们计算了几种多层FSS及多频FSS,并和实测结果进行对比,得到了较满意的结果。不仅如此,该方法相对其他的单一数值方法具有速度快、收敛好的特点。

FDTD法与平面波展开法在光子禁带计算中的差异分析

以GaAs材料为例,分别利用时域有限差分法和平面波展开法对平面二维光子晶体的TE模禁带进行了计算,通过计算结果的对比,发现了两者计算出的光子禁带存在差别,分析了产生这种差别的原因,同时发现两种算法结果存在禁带公共区域,证明将平面波展开法和时域有限差分法相结合进行光子晶体设计更具合理性．

用平面波展开方法计算二维光子晶体带隙结构

应用平面波展开方法(PWM)计算了三角晶格和正方晶格二维空气柱光子晶体带隙结构。结果表明三角晶格和正方晶格二维空气柱光子晶体存在对应TE、TM模的带隙,并且在某些条件下存在完全带隙。比较而言,三角晶格结构光子晶体存在更大的完全带隙。

Calculati用6×6Luttinger-Kohn模型和平面波展开方法计算应变量子阱材料的价带结构(英文)

用 6× 6 L uttinger- Kohn模型结合平面波展开方法计算了应变量子阱材料的价带结构 ,分析了用来展开的平面波的数目和周期对能量本征值的影响 .在实际计算中 ,平面波的周期必须选择足够大以保证包络函数在边界处消失 。

基于等效介质二维光子晶体平面波展开法的理论研究

应用等效介质理论,提出了一种计算二维光子晶体的新平面波展开法,数值模拟了圆介质柱在空气中正方排列结构的能带,模拟结果与常规的平面波计算结果符合的很好。

激光谐振腔模场分布的平面波展开法计算

从光波复振幅传播的平面波展开法及激光模的自洽形成过程出发,采用离散快速傅立叶变换法,求得了平面平行腔和直角棱镜腔的模式分布,表明直角棱镜腔由于对光有反转作用,致使其模式分布与平面平行腔有很大差别.

基于平面波展开法的二维光子晶体表面模式研究

采用平面波展开法研究了四种二维光子晶体结构(圆柱介质柱四方晶格、圆柱介质柱三角晶格、正方介质柱四方晶格、正方介质柱三角晶格)的带隙宽度随介质柱尺寸变化的关系.使用平面波展开法计算常规晶格和表面缺陷晶格的模式并进行结果叠加,研究了各结构的二维光子晶体在带隙宽度最大时的表面模式.结果表明,同种晶格的光子晶体带隙宽度随着介质柱的尺寸增大呈先增后减趋势,存在最大值.随着表面介质柱尺寸的增加,四种晶格表面模式曲线均呈下降趋势.四方晶格光子晶体与三角晶格相比,表面介质柱尺寸的变化范围更大,但能获取表面模式频率范围较小.

平面波展开法计算一维薄板磁振子晶体带结构

在长波极限近似下,铁磁材料复合系统中的磁相互作用可以仅考虑静相互作用,自旋波在其中的传播满足Walker方程。本文采用平面波展开法数值求解了由Cobalt/Permalloy两种铁磁材料周期交替排列构成的一维薄板磁振子晶体的带结构。计算结果表明,磁振子晶体薄板中静磁自旋波会有带隙结构的形成,位于带隙范围内的静磁自旋波被禁止在磁振子晶体复合材料中传播。利用此特性,磁振子晶体薄板材料有望用于微波领域内的传感、滤波以及导波等器件的制作材料。

用平面波展开法计算二维方形光子晶体的带隙结构

用平面波展开法计算二维正方晶格光子晶体的带隙结构,对二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的Bloch波解进行了详细的推导,得出TE模和TM模下无缺陷时光子晶体的色散曲线,并设计了低频区域内具有较大带隙宽度的两种二维光子晶体的空间周期结构.经过大量的计算,发现硅中的空气柱型光子晶体在红外波段TE模和TM模存在重叠的绝对光子带隙,并分别研究了空气中的硅介质柱和硅中的空气柱的TM模带隙宽度随空气柱半径和填充比变化的规律.

基于平面波展开法的二维立方晶格光子晶体带隙研究

应用平面波展开法(PMW)计算了圆形立方晶格、正方形立方晶格及正六边形立方晶格三种不同结构的二维空气柱光子晶体带隙结构。结果表明,空气柱光子晶体存在对应TE、TM模的完全禁带,并且圆形空气柱光子晶体存在完全带隙。比较而言,圆形空气柱立方晶格的TE模禁带与完全禁带最宽,最宽禁带宽度分别为0.137(ωa/2πc)与0.018(ωa/2πc),正方形空气立方晶格的TM模禁带最宽,最宽禁带宽度为0.119(ωa/2πc)。

平面波展开法计算一维光子晶体能带

通过计算光子晶体的特性,寻找符合要求的的光子晶体微结构是制作光子晶体的必要环节。本文利用平面波展开法研究了无限周期一维光子晶体的能带结构。通过一维光子晶体在不同角度传播时的能带结构可以看出,TE模和TM模能带结构随着传播角度的变化趋势却并不相同:在00到450范围内,TE模的第一带隙宽度变化不大主要是位置有些移动;而TM模的除了第一带隙的位置移动外第一带隙的宽度也明显在逐渐减小,尤其在450时第一带隙完全消失,这样在450附近一维光子晶体就会出现明显的偏振现象。这与用特征传输矩阵法所得到的结论是一致的。

基于等效介质二维光子晶体平面波展开法的理论研究

应用等效介质理论,提出了一种计算二维光子晶体的新平面波展开法,数值模拟了圆介质柱在空气中正方排列结构的能带,模拟结果与常规的平面波计算结果符合的很好。

基于平面波展开法的声学黑洞梁弯曲波带隙研究

为了进一步提高结构的减振能力,新型减振结构的研究已成必然趋势,声学黑洞作为连续幂律变截面结构,能较好地抑制结构中弯曲波的传播。为了扩展声学黑洞减振频带,本文考虑将声子晶体中周期性结构与声学黑洞结合,构造出以声学黑洞为原胞的一维声子晶体梁。基于欧拉梁理论,推导了该声子晶体梁的弯曲波带隙的平面波展开计算方法,分析了该方法的收敛性。利用传递矩阵法验证了带隙计算结果,证明了推导理论的正确性和平面波展开法计算周期黑洞结构带隙的可行性。分析了黑洞材料参数变化对结构带隙特性的影响,结果表明:选择纵波波速较小的材料组成周期黑洞梁能得到低频带隙,调整结构中材料特性的差异能得到宽频带隙。

平面波展开法在质量分数测量上的应用研究

为了提出测定果糖质量分数的新方案,采用光子晶体平面波展开法进行了理论分析和数值模拟。通过研究以硅半导体材料为背景介质周期性排列空气孔圆柱构成的光子晶体,分别取得了正方晶格和三角晶格的空气孔结构光子晶体的TE模、TM模禁带结构特性。结果表明,在高频率区域,2维正方晶格或三角晶格结构各向同性光子晶体的光子带隙随待测质量分数不同是单调变化的;同时,晶格结构对光子带隙有一定的影响,不论是在正方结构还是三角结构光子晶体中,TE模带隙都比TM模大得多。这对质量分数测量和高血糖患者的临床应用有一定的指导作用。

平面波展开法计算FCC反相密堆积结构光子晶体的完全禁带

本文的目的是研究FCC反相密堆积结构光子晶体在改变其结构的情况下完全禁带的变化。通过事先设定晶格常数a和组成密堆积结构的空气球的半径R,利用平面波展开法计算得到当背景材料的相对介电常数分别为rε=3.6和rε=11.9时两种不同的完全禁带。在此基础之上,又对晶体结构做了一些改动,保持a和R不变,在相邻球体的空隙中再嵌入4个半径r=0.2R的空气小球,结果发现当rε=3.6时完全禁带消失了,而rε=11.9时则产生了新的完全禁带。

一维光子晶体光学特性的复平面波展开法研究

应用复平面波展开法对一维光子晶体的光子带隙,透射特性进行了分析.通过对色散关系和透射系数的数值计算发现一维光子晶体周期结构个数以及折射率分布对光学晶体透射系数以及光子带隙的影响.对于含有整数个周期结构的光子晶体有共振点出现在光子帯隙外的频率范围内,共振点的个数比周期结构个数少1.带隙倾斜斜率等于折射率的比值.折射率比值越大,带隙的范围越大.

利用平面波展开法在matlab中计算一维光子晶体的带隙结构

利用平面波展开法,在王建东所研究的光在光子晶体(photonic crystal)中传输所满足的非线性薛定谔方程基础上,计算光子晶体间隙结构的本征方程,根据本征方程在matlab中进行运算,得到光子晶体的带隙结构。

平面波展开法在声子晶体中的应用

本文选择用平面波展开法对二维声子晶体的带结构进行了研究。