二维磁化等离子体光子晶体缺陷模特性研究

磁化等离子体光子晶体具有外加磁场和等离子体密度调制的带隙特性，在发展频率可调光子晶体器件方面具有重要应用。但是，目前对具有缺陷结构二维磁化等离子体光子晶体的特性，无论国内还是国外都尚未进行深化研究。本项目提出全面系统地研究具有缺陷结构二维磁化等离子体光子晶体缺陷模特性的新设想。通过在背景填充等离子体的介质柱或金属柱光子晶体中构造点缺陷和线缺陷，采用理论分析和数值计算研究不同方向均匀外加磁场（包括x、y和z向）和等离子体密度，特别是外加磁场对缺陷模特性的影响规律。在此基础上，优化参数，构建二维磁化等离子体光子晶体滤波器和波导的三维模型进行仿真分析，探索其在频率可调光子晶体滤波器和波导方面的应用。本项目是我们前期工作的扩展和深入，其实施对发展新型可调的光子晶体传输变换器件将具有重要的基础理论价值和实际应用价值。

在项目的执行过程中，研究工作以原计划为核心，完成了计划书的内容，同时，进行了适当扩展和延伸。首先研究了具有缺陷结构一维等离子体光子晶体缺陷模特性，其中包括传统的一维等离子体光子晶体和正弦密度结构，研究发现改变外加磁场和等离子体密度可调节缺陷模位置，分析了其在可调窄带滤波器和多通道窄带滤波器方面的重要应用。该研究结果对二维磁化等离子体光子晶体的研究具有一定指导作用。其次，分析了二维磁化等离子体介质柱和金属柱光子晶体的特性，研究成果被《Journal of Applied Physics》的审稿人评价为outstanding。在此基础上，构造适当缺陷，形成二维等离子体光子晶体滤波器或波导器件，研究了各种参数变化，特别是等离子体密度和外加磁场对缺陷模特性的影响，分析了其在二维或三维可调光子晶体功能器件方面的重要应用。.在此基础上，项目进行了适当扩充，扩充主要内容为:提出了二维等离子体光子晶体在可控吸波器的潜在应用，研究结果表明：与纯等离子体吸收相比，二维等离子体光子晶体具有更宽的吸收带宽和更高的吸收幅度。部分研究成果发表在第五届中科院博士后学术年会上（2013年9月），获优秀论文唯一一等奖。此外，研究了基于等离子体谐振效应的人工电磁材料吸波器结构，加工了太赫兹波段的人工电磁材料吸波器，并进行了实验测试，测试与模拟一致。该研究工作将为国内太赫兹功能器件的发展提理论指导和技术支持。