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二维光子晶体带隙与慢光特性研究及结构优化设计的开题报告
题目：二维光子晶体带隙与慢光特性研究及结构优化设计
一、研究背景与意义：
随着光通信、光计算等领域的发展，对光学器件的要求越来越高，而光子晶体是一种具有周期性结构的光子学材料，具有窄带隙、慢光等优异的光学特性，在这些领域中有广阔的应用前景。因此，二维光子晶体的带隙与慢光特性成为本研究的关注点。
二、研究内容：
1、对二维光子晶体的带隙与慢光特性进行研究。
2、进行二维光子晶体结构的优化设计，在保持带隙与慢光特性的条件下，尽可能的优化结构。
3、对设计的二维光子晶体进行仿真分析，验证其带隙与慢光特性，并对仿真结果进行优化。
三、研究方法：
1、采用矩阵法、平面波展开法等计算方法对二维光子晶体的带隙进行计算，研究其产生机理。
2、通过改变二维光子晶体的结构参数，如填充因子、半径等，进行结构优化设计，并对其进行带隙与慢光特性的验证。
3、采用有限元仿真软件，如COMSOLMultiphysics等，对二维光子晶体结构进行仿真分析，并对仿真结果进行优化。
四、预期研究成果：
1、明确二维光子晶体的带隙产生机理，研究其慢光特性。
2、通过结构优化设计，制备出具有更好光学性能的二维光子晶体。
3、验证与优化设计的二维光子晶体具有优异的带隙与慢光特性，对光学器件的研究与设计具有指导意义。
五、研究难点：
1、对二维光子晶体的带隙进行计算复杂。
2、结构优化设计需要在保证带隙与慢光特性的条件下尽可能的优化结构，需要寻找合适的优化指标。
3、有限元仿真需要进行高精度计算，需要消耗大量的计算资源。
六、研究计划：
1、第一年：对二维光子晶体的带隙进行计算与研究。
2、第二年：进行二维光子晶体结构优化设计。
3、第三年：对优化设计的二维光子晶体进行仿真验证与优化。
七、参考文献：
1、Yablonovitch,E.(1993).Inhibitedspontaneousemissioninsolid-statephysicsandelectronics.Physicalreviewletters,58(20),2059.
2、Chen,Q.,&Chen,H.(2002).Photoniccrystals:theory,applicationsandfabrication.WileyOnlineLibrary.
3、Joannopoulos,J.D.,&Johnson,S.G.(2008).Photoniccrystals:moldingtheflowoflight.PrincetonUniversityPress.