📊 光子與電漿晶體的計算與模擬
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在光學的研究與應用裡,如何控制光的流動是一個很基本的問題,常見的工具如透鏡、反射鏡、波導、偏振片、分光鏡、共振腔、光纖等。自從 1987 年後,科學家們從固態材料裡的電子能帶 (band structure)得到啟發,提出了光子晶體的概念,創造出光子能帶 (photonic band structure),實現了光子的濾波元件。
光子晶體
光子晶體其實就是有週期結構的介電材料,也就是介電函數 $\epsilon$ 是一個位置的週期函數。 根據 Bloch’s theorem 只要是週期的結構,就會造成能帶結構,底下是一個二維光子晶體的例子, 光子能隙也被用來製造各種光學元件,在90年代後有了更多實驗與商業上的使用。
電漿晶體
在2000年以後,大家開始研究縮小光學元件的可能性,其中一個方式就是使用奈米金屬結構來達到次波長的結構,到了2010年以後,週期性的奈米金屬結構得到了更多關注, 藉由金屬所提供的表面電漿共振 (surface plasmon resonance), 光學元件得以縮小到奈米尺度。
在這個題目裡,你將學習到電磁學進階的理論與計算技巧,以這些知識來設計有趣與創新的光子晶體,而其中一個我們有興趣的題目是拓樸光子晶體。
- 奈米光學理論
- 以 python 做數值計算
- 時域有限差分法 (FDTD) 來解電磁學問題 MEEP
- Analytical methods in EM
參考資料: