应用案例

木堆晶格（woodpile Lattice）光子晶体一般由一堆交替垂直排列的长方体介质组成。本案例结合现有文献，构建木堆晶格光子晶体模型，使用FDTD求解器探究此光子晶体的能带结构。

石墨烯的化学势可以通过施加电压或者化学掺杂等方式进行调节，这使其得在物质与光相互作用领域有着极大的应用范围，尤其是表面等离激元（surface plasmon polaritons, SPPs）。石墨烯材料通过激发表面等离激元的方式，将大大增强其与光相互作用的能力。

如何提高太阳能电池的转换效率，是目前亟待解决的问题。较常用的一种方法是在有机太阳能电池光活性层（OSCs）中增加微纳米陷光结构来提高光吸收，从而达到提高转换效率的目的。其中在OSCs的光活性层使用光子晶体结构，可以增强太阳能电池对特定波段的光吸收。本案例使用FDTD仿真分析具有2D六角晶格光子晶体结构的有机太阳能电池的光吸收。

修改或定制物体热辐射曲线的能力在应用物理学和工程学的许多领域都非常重要。人们注意到，在亚波长尺度上对由金属和介电材料组成的器件进行周期性设计可以改变该器件的热辐射性质。本案研究了一个由金属钨和介电材料组成的器件周期性排列得到的光子晶体的热辐射现象。

高Q值谐振腔的损耗速度慢，若仿真时间不够长时，腔内的场在仿真结束时仍未衰减为0。此时得到的场幅值是不准确的，需要对腔内模式场的幅值进行校正才能得到模式最终在腔内的实际幅值。本案例构建了光子晶体谐振腔结构，展示如何在高Q值谐振腔仿真时间不够时校正场的幅值。

对于在传播方向上结构不变或者具有周期性的结构，我们可以使用FDE求解器解模。但是对于复杂材料组成的结构，如各向异性材料或非线性材料，我们使用FDTD求解器对其色散特性和能带结构进行求解。本案例构建了在传播轴向具有周期性结构的光波导模型，分别分析了由各向同性材料和对角各向异性材料组成的波导结构的能带。

体心立方晶格（Body Center Cubic Lattice, BCC）和面心立方晶格（Face Center Cubic Lattice, FCC）是3D光子晶体结构的两种常见的类型。本案例构建了体心立方晶格和面心立方晶格光子晶体模型，使用FDTD求解器分析其能带结构。

3D立方晶格（3D Cubic Lattice）是3D Rectangular Lattice中的一种特例，此类型光子晶体的晶格间距在空间内三个轴向均相等。本案例构建了3D立方晶格光子晶体几何模型，使用FDTD求解器进行仿真计算，分析介质球3D立方晶格光子晶体的能带结构。

在2D光子晶体中，不同的晶格类型拥有完全不同的能带结构。对不同晶格类型的模型使用FDTD求解器进行仿真时，基础设置也不相同。本案例构建了平行排列的空气圆柱形成的2D三角晶格光子晶体的模型，并计算了其能带结构，据此介绍了在对非矩形晶格光子晶体进行FDTD仿真时的一些特殊设置及注意事项。

光子晶体（Photonics Crystal，PC）是一种介电常数周期性变化的电介质结构，可以阻止特定频率的光在PC中传播，形成光子带隙。本案例构建2D正方晶格PC模型，使用FDTD分析其能带结构。通过本案例详细介绍了使用本软件在对PC能带结构进行FDTD仿真计算时的一些特殊设置及注意事项。