为了使折射率传感器具有高品质因子和高灵敏度,提出一种基于槽型光波导的一维光子晶体微环谐振器。该结构中两种不同状态的光模式在不同的光路上相互干涉而产生Fano共振,这种非对称线型的结构能够获得更高的消光比和品质因子,在折射率传感方面也有更好的灵敏度。采用时域有限差分法对结构进行分析和模拟仿真。仿真结果表明,所提结构的品质因子达到30950,比传统微环谐振器提高4倍以上;消光比为29.08 dB,比传统微环谐振器高出16.89 dB。在折射率传感特性的分析中,所提结构的灵敏度达到344 nm/RIU,比传统微环谐振器提高3倍;灵敏度检测下限为1.4×10 -4 RIU。

基于时域有限差分法获得一维光子晶体的透过率谱线，可以根据自己的需求更改参数。

计算一维光子晶体的透射特性和反射特性，可以得到很精确的幅值、频率、相位估计，构成不同频率的调制信号。

该程序使用平面波方程 (PWE) 方法求解二维周期晶格中的亥姆霍兹方程。晶格可以具有正方形或六边形的周期性。在原始细胞内可以构建任何模式。 有四种结构可供选择： -> Square lattice -> Hexagonal lattice -> Honey comb lattice -> DFB structure 更多详情、使用方法，请下载后阅读README.md文件

研究了材料和基底的吸收对二维光子晶体的影响，采用传输矩阵法沿某一晶格方向对光子晶体进行分层，然后基于各层传输矩阵求解能带结构。研究发现，吸收使原来不存在带隙的频率上出现新带隙，而原有带隙则得到拓展，其中TE 波受吸收的影响比TM 波大.

利用传输矩阵法推导一维二元周期性光子晶体的色散关系，并进一步推导出禁带宽度与介质折射率之间的数值关系。在设定人射角后，用matlab软件模拟并计算出禁带宽度与介质折射率之间的图象关系。光子晶体的禁带宽度随折射率比值n1/n2在0～1之间迅速衰减，但在大于1的范围间缓慢增大。为了光子晶体禁带宽度的可控调制，可以通过限制入射角后调整两种介质的折射率来实现。为获得最大禁带宽度只能在技术可操作性的条件下尽可能增大n1/n2的值。

基于平面波展开法,数值研究了不同参数对一维光子晶体带隙特征的影响。研究表明:归一化频率范围内的光入射一维光子晶体表面,产生多个光子带隙;当增大介质折射率差值时,带隙数量增多,带隙宽度增大,同时带隙中心频率向低频方向移动。实现全向光子禁带充要条件为,TE模式和TM模式的掠入射光锥内无传输态存在,同时,介质的布儒斯特角在光锥以外。

微分传输矩阵法(DTMM)可以解析求解一维非均匀介质中的波动方程。用该方法,对几种折射率连续且周期分布的一维光子晶体进行了带隙分析。结果表明,折射率连续变化的一维周期结构也具有明显的带隙特征,折射率变化越平缓,光带隙的宽度越小。对于折射率正弦变化的一维光子晶体,其折射率变化得越剧烈,光子晶体的中心频率越小,带隙越宽;同时,折射率的平均值越大,中心频率越小,带隙越窄。由于材料的物理特性都是连续变化的,同样可以把结构推广到一维周期性功能梯度材料。

提出了一种具有全带隙的光子晶体结构。基于GaAs材料的六角晶格结构，将各格点之间用特定宽度的介质波导相连，可构成具有全带隙的光子晶体结构。在此基础上，引入空心格点，将有效增大全带隙宽度。使用平面波展开法对该结构进行了理论分析。仿真结构表明，最大绝对禁带宽度△ω为0．061 9ωe(a是晶格常数，c是光速，ω=2πc／a)，禁带中心频率ωmid为0．663ω，相对禁带宽度为△ω／ωmid=9．3％。采用该结构，可以有效构造出全带隙，避免了光子晶体结构偏振选择特性。

使用光子晶体能带结构和等频面(EFS)方法对二维光子晶体中的负折射现象进了研究和仿真．得到了二维光子晶体中出现负折射率现象的频率范围．使用时域有限差分法(FDTD)对光波在二维光子晶体界面和晶体中的传播进行了数值仿真研究．由仿真结果发现在一定的频率范围内，在二维光子晶体中确实可以发现光波的负折射传播现象．