二维光子晶体中电磁波传播：对异常折射效应的研究

我们系统研究了二维光子晶体界面上可能出现的若干折射现象，采用波矢图方法进行分析。观察到单一传播光束（正或负方向）以及双折射现象。我们仔细考察了在光子晶体晶格内获得单一传播光束的条件。我们的结果表明，介质入射端出现多个反射光束并非必要条件，也不必然导致多个折射光束。我们依据产生光束的来源及其传播性质（左手或右手）对结果进行表征。我们识别出四种导致负折射光束的情形。在此基础上，重新审视了周期介质中相速度的定义，并对其物理意义进行了讨论。为确定传播的“正确性”，我们提出一种楔形实验方案。我们讨论了针对三角形和方形结构不同情况的合适楔形设计的细节。我们扩展了理论分析，考察了从高折射率对比度的光子晶体到折射率调制较小的光子晶体的结论。最后，我们考察了一维多层介质中传播的“正确性”，并获得了与二维系统不同的条件。