(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111668338.0 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 杭州电子科技大 学 地址 310018 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街1 158号 (72)发明人 曾然　方世超　兰阳　李浩珍　 杨淑娜　欧军　李齐良　 (74)专利代理 机构 浙江千克知识产权代理有限 公司 33246 代理人 冷红梅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/12(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 多层光子拓扑绝缘体的反射透射谱分析方 法及系统 (57)摘要 本发明涉及多层光子拓扑绝缘体的反射透 射谱分析方法及系统， 方法包括以下步骤： S1、 建 立多层光子拓扑绝缘体媒质与普通介质构造的 多层周期结构模型； S2、 计算多层光子拓扑绝缘 体媒质层和普通介质层中的电场和磁场； S3、 确 定两种材料层交界面处的边界条件； S4、 计算各 个界面的关系矩阵， 并计算多层周期结构的传输 矩阵； S5、 求解光子拓扑绝缘体媒质与普通介质 构造的单层结构的反射系数和透射系数。 本发明 涉及基于传输矩阵计算方法， 为 分析多层且具有 各向异性的特异材料提供了一种光学方法， 并且 旋转坐标轴的方法， 让模型更具备普适性， 产生 有益的技 术效果。 权利要求书6页 说明书14页 附图6页 CN 114218811 A 2022.03.22 CN 114218811 A 1.多层光子 拓扑绝缘体的反射透射谱分析 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 建立多层光子 拓扑绝缘体媒质与普通介质构造的多层周期结构模型； S2、 计算多层光子 拓扑绝缘体媒质层和普通介质层中的电场和磁场； S3、 确定两种材料层交界面处的边界条件； S4、 计算各个界面的关系矩阵， 并计算多层周期结构的传输矩阵； S5、 求解光子拓扑绝缘体媒质与普通介质构造的单层结构的反射系数和透射系数。 2.根据权利要求1所述的多层光子拓扑绝缘体的反射透射谱分析方法， 其特征在于： 所 述步骤S1具体包括： 光子拓扑绝缘体媒质本构方程 为： 其中， D表示电位移矢量， B表示磁感应强度， E表示电场强度， H表示磁场强度， 表示介 电常数， 表示磁导率。 ωp表示等离子体频率， ωc表示回旋加速器的频率， γ为自 由载流子 阻尼常数， Γ表示声子阻尼常数， ωL和ωT分别表示纵向和横向光学声子频率； 旋转坐标轴 角度φ， 光子 拓扑绝缘体的光轴与入射 面的坐标轴重合， 得到新的介电系数张量： εxx和 εzz分别是光子拓 扑绝缘体材料的两个光轴； 高斯单位制真空中的介电常数和磁导 率 ε＝1， μ＝1。 3.根据权利要求2所述的多层光子拓扑绝缘体的反射透射谱分析方法， 其特征在于： 所 述步骤S2具体包括： 确定电磁波在光子拓扑绝缘体媒质层界面上入射电场、 反射电场、 透射 电场的表达式； 入射电磁波的电场和磁场：权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114218811 A 2反射电磁波的电场和磁场： 透射电磁波的电场和磁场： 其中 和 表示入射波的电场和磁场， 和 表示反射波的电场和磁场， 和 表示 透射波的电场和磁场， kx表示x方向的波矢， kz表示z方向的波矢， c表示真空中的光速， ω为 电磁波的频率； ex(z)、 ey(z)和ez(z)分别表示x、 y、 z方向的电场分量在z处的大小， hx(z)、 hy (z)和hz(z)分别表示x、 y、 z方向的磁场分量在z处的大小； 根据麦克斯韦方程组， 求得透射 波的波矢q(m)， 并且求得电场和磁场各个分量之间的关系， kx在界面中是守恒的， 将假设的 透射波的电场和磁场方程代入到 麦克斯韦方程组中， 得到 z方向的分量： 对于这些分量， 引入向量u1＝ex,u2＝ey,u3＝hx,和u4＝hy。 通过对含有q(m)的分量单组分 设 得到光子 拓扑绝缘体中波矢量的z贡献度： 求解 得到色散关系： 权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 114218811 A 3