简论磁体THZ波在一维分形反铁磁/电介质光子晶体中传输性质

论文导读：3.3.1普通Cantor分形反铁磁光子晶体的透射谱27-353.3.2不对称Cantor分形反铁磁光子晶体的透射谱35-393.3.3广义Cantor分形反铁磁光子晶体的透射谱39-413.4小结41-43第4章Faraday位型下反铁磁/电介质分形光子晶体的透射谱43-584.1电磁解中波矢满足的色散联系及波解形式43-464.

1.1色散联系4312下一页

摘要：反铁磁体是一种特殊的磁性物质，以微观上看磁矩呈有序排列，相邻原子的磁矩大小相等，方向相反，对外不显磁性。由于反铁磁磁化产生反铁磁共振，在电磁波频率接近反铁磁共振频率时，反铁磁磁化增大，可以产生很多新的特性。而且，人们能够通过转变外加磁场来调节磁性材料系统的性质。另外，反铁磁共振频率所处的波段是当前探讨的热门频率区间—THz区间，探讨THz波与物质之间的相互作用以及在介质中的传播性质在当前正备受关注。由此本论文以THz电磁波在由反铁磁体作为组份之一的Cantor分形光子晶体中的传输特性为探讨对象做了详细的论述探讨。首先在绪论和第二章中对准晶及准周期结构、分形结构、反铁磁体和THz技术的探讨进展，以及光子晶体光学特性的论述探讨策略做了介绍。在第三章和第四章中，利用传输矩阵法，分别在Voigt位型和Faraday位型下给出了电磁波倾斜入射时的透射率和反射率的一般表达式。采取MnF_2的相关参数进行了数值计算，结果表明：（1）在远离反铁磁共振频率的区间，Faraday位型和Voigt位型的透射谱完全相同：电磁波垂直入射时，透射谱均以呈现出周期分布的规律，每个周期内，透射峰的数目与光子晶体中包含的层数G~N相等；透射谱具有顺序分裂特性以及自相似特性；电磁波入射角度增大时，禁带逐渐向高频方向移动，透射峰变得窄而尖，一些不完全光子禁带变成完全光子禁带，完全光子禁带数增加。（2）在反铁磁共振频率附近，对Voigt位型，在反铁磁体的两个共振频率处总是对应着电磁波的禁带，随着电磁波入射角度的增大，与磁性相关的两个禁带之间的通带中透射峰的峰值降低；而在Faraday位型下，则需要在结构的代数较大（即结构层数较多）时在共振频率处才会有形成禁带的走势。外加静磁场的转变可以影响反铁磁共振频率附近的透射谱。随着外加静磁场由0逐渐增大的历程中，反铁磁体的共振频率由一个（ω_r）变成了两个（ω_r+ω_0和ω_r-ω_0），原来ω_r附近的禁带变成通带，在两个反铁磁共振频率处形成禁带（Voigt位型）。（4）以Cantor分形结构为周期单元形成的光子晶体的透射谱随着光子晶体周期的变化出现开关效应。（5）在普通电介质构成的Cantor结构中加入反铁磁缺陷层可以使光子禁带展宽，而且可以在禁带引入一个很窄的完美透射峰（缺陷模），适合作为窄带滤波器利用。关键词：反铁磁体论文Cantor分形结构论文THz波论文
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Abstract8-10
第1章 绪论10-16

1.1 准晶及准周期结构10-11

1.1 准晶10-11

1.2 典型的一维准周期结构11

1.2 分形结构11-13

1.2.1 分形11-12

1.2.2 Cantor 分形结构12-13

1.3 反铁磁体的相关探讨13-14

1.4 THz 技术的探讨进展14-15

1.5 本论文主要探讨内容15-16

第2章 光子晶体的论述探讨策略16-21

2.1 平面波展开法16-17

2.2 时域有限差分法17-19

2.3 传输矩阵法19-21

第3章 Voigt 位型下反铁磁/电介质分形光子晶体的透射谱21-43

3.1 电磁解中波矢满足的色散联系及波解形式22-25

3.

1.1 色散联系22-24

3.

1.2 波解形式24-25

3.2 传递矩阵25-27
3.

2.1 系统左侧到反铁磁层的传递矩阵25

3.

2.2 反铁磁层中的传递矩阵25

3.

2.3 反铁磁层到电介质层的传递矩阵25-26

3.

2.4 电介质中的传递矩阵26

3.

2.5 电介质层到反铁磁层的传递矩阵26

3.

2.6 反铁磁层到系统右侧的传递矩阵26-27

3.3 数值结果与讨论27-41

3.1 普通 Cantor 分形反铁磁光子晶体的透射谱27-35

3.2 不对称 Cantor 分形反铁磁光子晶体的透射谱35-39

3.3 广义 Cantor 分形反铁磁光子晶体的透射谱39-41

3.4 小结41-43

第4章 Faraday 位型下反铁磁/电介质分形光子晶体的透射谱43-58

4.1 电磁解中波矢满足的色散联系及波解形式43-46

4.1.1 色散联系43论文导读：3攻读硕士学位期间发表的学术论文63-64致谢64上一页12
-45

4.

1.2 波解形式45-46

2 传递矩阵46-51 4.

2.1 系统左侧到反铁磁层的传递矩阵46-47

4.

2.2 系统左侧到电介质层的传递矩阵47

4.

2.3 反铁磁层中的传递矩阵47-48

4.

2.4 反铁磁层到电介质层的传递矩阵48

4.

2.5 电介质层中的传递矩阵48-49

4.

2.6 电介质层到反铁磁层的传递矩阵49

4.

2.7 反铁磁层到系统右侧的传递矩阵49-50

4.

2.8 电介质层到系统右侧的传递矩阵50-51

4.3 数值结果与讨论51-56
4.

3.1 以 Cantor 分形结构为周期单元的反铁磁光子晶体的透射谱52-54

4.3.2 包含反铁磁缺陷层的 SiO2/vacuum Cantor 结构光子晶体的透射谱54-55
4.

3.3 A、B 介质互换后 Cantor 分形反铁磁光子晶体的透射谱55-56

4.4 小结56-58
结论58-60
参考文献60-63
攻读硕士学位期间发表的学术论文63-64
致谢64