有限元法在二维光子晶体研究中的应用
介观与纳米尺度物理
2015-06-11 v2 光学
摘要
本文报道了利用有限元法 (FEM) 计算各种二维周期性和非周期性介质光子晶体的光子能带结构、透射系数和品质因数的结果。重新探讨了控制电磁波在非均匀介质中传播的基本方程以及各项计算所需的边界条件。详细报告了针对几种周期性和有限长度结构的电磁问题本征值和谐波传播分析。研究发现，就在本征值分析（光子能带结构计算）而言，该方法能很好地复现此前用标准平面波法获得的晶格结果。然而，与频域方法相比，有限元法易于研究电磁场的时谐传播，从而能以自然方式计算有限团簇的透射系数。此外，还讨论了使用该实空间方法处理任意复杂结构的优势。另外，报告了通过 FEM 计算的点缺陷团簇品质因数，并将其与使用 FDTD 和 \texttt{Harminv} 方法获得的结果进行了比较。结果表明，FEM 是研究周期性和非周期性介质光子晶体中光传播与局限的有效、稳定、稳健且严谨的工具。
引用
@article{arxiv.1210.7172,
title = {The finite element method applied to the study of two-dimensional photonic crystals},
author = {Imanol Andonegui and Angel J. Garcia-Adeva},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.7172},
year = {2015}
}
备注
13 pages, 8 figures