一维等离子体及其光子晶体电磁特性的研究
等离子体是由正离子、自由电子和中性原子组成的宏观中性电离气体，其运动主要受电磁力的支配，并表现出显著的集体行为。由等离子构成的周期性结构称等离子体光子晶体，它是由等离子体和介质或者真空构成的周期性结构。研究等离子体及其光子晶体的电磁特性对于利用等离子体实现隐身，开发等离子体天线、等离体透镜、微波滤波器等具有指导意义。一维等离子体及其光子晶体是本文研究的重点，我们从FDTD（时域有限差分方法），解析方法和TMM（传输矩阵法）三种方法出发，讨论了等离子体及其光子晶体的电磁特性。通过数值计算，得到的主要成果有：
●分析了四种色散介质FDTD方法计算均匀非磁化等离子体的算法特点，包括Z变换（ZT）法、辅助差分方程（ADE）法、电流密度卷积（JEC）法和移位算子（SO）法，应用这四种算法计算分析不同频率电磁波与一维非磁化均匀等离子体的相互作用，比较了这几种方法的计算精度和效率。
●讨论了斜入射情况下，非均匀磁化等离子体对极化电磁波的反射、吸收和透射功率。
●在一维等离子体光子晶体色散关系的基础上，应用传输矩阵法将电磁波拓展到任意角度入射的情况，给出了电磁波在一维等离子体光子晶体中的一般色散关系，分析了不同参数对色散关系曲线的影响。在此基础上研究了禁带的结构特点。
●一维等离子体光子晶体的反常色散以及在其中出现的超光速现象，对电磁波截止频率的变化规律进行了探讨，并用能带理论进行了解释和分析。
等离子体;光子晶体;时域有限差分方法;传输矩阵法;色散关系
南京农业大学
硕士
生物物理学
杨宏伟
2009
中文
O73
53
2010-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）