一种宽禁带圆环形PBG结构设计

1、引言
光子带隙(photonic Bandgap-PBG)结构，又称为光子晶体(photonic Crystal)，它是一种介质材料在另一种介质材料中周期分布所组成的周期结构。尽管光子带隙最初应用于光学领域，然而由于其禁带特性，近年来在微波和毫米波领域也获得极大关注。在光子带隙结构中,电磁波经周期性介质散射后,某些波段电磁波强度会因干涉而呈指数衰减,无法在该结构中传播,于是在频谱上形成带隙。PBG结构的这种特性，在天线领域和微波电路中都有着巨大的应用价值。
时域有限差分(FDTD方法是分析PBG结构一种非常有效的数值计算方法。然而，由于微波光子晶体结构的精细，网格量必须很大，内存容量就成为计算中的瓶颈。此外当PBG结构为圆环形时，一般的阶梯近似不足以满足计算精度。针对以上两个问题，本文采用本课题组带有共形网格建模的MPI并行FDTD程序对圆环形PBG结构进行了分析。讨论了单元数目，单元间距，圆孔内径和导带宽度对S参数的影响，最后设计了一种宽禁带圆环形PBG结构。