tailieunhanh - Nghiên cứu cấu trúc vùng của tinh thể quang tử hai chiều bằng phương pháp FDTD

Bài viết này nghiên cứu sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn miền thời gian để nghiên cứu cấu trúc vùng của tinh thể quang tử hai chiều kiểu mạng vuông gồm các thanh điện môi hình trụ đặt trong không khí và các lỗ hổng hình trụ trên nền điện môi. | TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 3, Số 1 (2015) NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÙNG CỦA TINH THỂ QUANG TỬ HAI CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP FDTD Lê Quý Thông 1*, Lê Ngọc Minh 1, Lê Thị Ngọc Bảo1 1 Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế * Email: lqthong@ TÓM TẮT Trong bài báo này chúng tôi sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn miền thời gian để nghiên cứu cấu trúc vùng của tinh thể quang tử hai chiều kiểu mạng vuông gồm các thanh điện môi hình trụ đặt trong không khí và các lỗ hổng hình trụ trên nền điện môi. Ảnh hưởng của bán kính hình trụ lên vùng cấm quang tử của tinh thể quang tử hai chiều cho cả hai kiểu phân cực TE (transverse electrics) và TM (transverse magnetics) cũng được nghiên cứu. Các kết quả thu được cho thấy cấu trúc vùng cũng như độ rộng vùng cấm quang tử phụ thuộc mạnh vào bán kính của các thanh điện môi và lỗ hổng. Từ khóa : Cấu trúc vùng, mạng vuông, phương pháp FDTD, tinh thể quang tử. 1. MỞ ĐẦU Các tinh thể quang tử (PhCs) đã thu hút nhiều nghiên cứu do khả năng điều khiển ánh sáng dựa vào việc tồn tại các vùng cấm quang tử trong phổ tần số mà ánh sáng với tần số nằm trong vùng này không thể lan truyền qua cấu trúc. Các nghiên cứu về tinh thể quang tử đã phát triển cả về mặt lý thuyết và thực nghiệm trong gần ba mươi năm kể từ khi Yablonovitch và John đưa ra khái niệm tinh thể quang tử vào năm 1987 [1,2]. Nhiều phương pháp số đã được phát triển để nghiên cứu sự lan truyền của ánh sáng trong một cấu trúc tuần hoàn nhân tạo có nhiều ứng dụng tiềm năng trong viễn thông như chế tạo các bộ dẫn sóng [3], các buồng vi cộng hưởng [4], các bộ lọc quang học trong một dải phổ rộng [5] và các laser nano [6]. Các phương pháp ma trận chuyển (the transfer matrix method – TMM), phương pháp khai triển sóng phẳng (the plane wave expansion method – PWE) và phương pháp sai phân hữu hạn miền thời gian (the finite different time domain – FDTD) là những phương pháp phổ biến nhất để nghiên cứu các tính chất của tinh thể quang .