全向反射镜
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全方位反射镜(1D )
对1D 光子晶体,在立体空间中有完全带隙结构,在不同方向传播的光子的带隙有重合部分,使在一定的频率范围内的光子以不同的入射角度射向光子晶体时都被高反射啦,无法透过光子晶体。
物理属性:
1.平行波矢在任何平行于层的界面上都是守恒的,只要照射的光源足够远,在平行方向上结构的平移对称性就不会受到破坏。
2.从空气中入射的光要满足条件w>c|K |||,即在the light line 上面,对应于其上的自有传播模式,而在其下方是从远光源无法到达反射镜的消失模(指数衰减场)。 图15:
YZ :入射平面
Y 方向:平行于层
Z 方向:垂直于层;
两种可能的极化:
TM 波(S 极化):电场垂直于YZ 平面
TE 波(p 极化):电场在平面内,磁场垂直与平面;
2:132:1=εε,λ4
1堆结构。 w 与ky 关系,能带图:
绿色和蓝色都是传播态。
空白处是消失态(带隙)
红线是the light line ,w=cKy
黄色区域:Ky=0(正入射)全角度反射带(对于给定的频率)。TM 波和TE 波在正入射时反射带是重合的,但随着入射角度变化也会分离;
随着入射角的增大,TM 波和TE 波的反射带向着高频方向移动,并逐渐分离; p 极化在布鲁斯特角(B 点)时对任何频率都出现了透射带,B 出现在两种材料的接口,无反射,两条带相交。
但全向反射不是1D 的一般性质,两个必要条件:
1. 两种介质材料介电常数比要足够大;
2. 其中较小的介电常数还要比周围环境介电常数要大(所以图15选择的介电常数是2不是1,比空气介电常数大)
图16:
λ4
1堆结构,图中显示的是全向带隙大小与a εεεε212,的函数关系。 光线是从介电常数为a ε的介质中入射的;2ε>1ε;粉色阴影区是非零全向带隙区。 λ4
1堆结构并不一定可以使全向带隙最大; 若不使用λ4
1堆结构,通过最优化层间距,那图中等高线的位移会小于2%(?); 若界面不平坦,或有物体靠近界面,平行波失不再守恒,此时,光通常会与晶体中传播的扩展模式耦合,并一起被传输;但可以通过其他对称性,比如旋转对称性代替平移对称性,使光可以在内部定位,同样可以呈现指数衰减模式。