太赫兹波一般是指频率在0.1～10 THz,介于微波和红外之间的电磁波。由于太赫兹波在电磁波谱中的特殊位置,其既具有光子特性又具有电子特性,使得其在安全检测、传感检测、通讯医疗、医学成像等方面具有很广泛的应用前景。光子晶体是由周期性电介质材料交替排列组合的人工合成周期性阵列材料。由于光子晶体中电介质的介电常数存在周期性变化,电磁波会在光子晶体内部产生周期性势场,当其通过光子晶体时,由于布拉格散射的影响,电磁波受到光子晶体的周期性调制,使得一些波长的电磁波不能通过光子晶体,从而在光子晶体的透射谱中出现光子禁带,即光子晶体带隙。周期性光子晶体的介质材料折射率差别越大,布拉格散射作用越强烈,光子晶体带隙就越容易出现。光子晶体的带隙结构特性可以使其像半导体控制电子运动一样调控光子运动,所以光子晶体的周期性结构可以调控电磁波的传输。三维(Three-dimensional,3D)狄拉克半金属(以下简称,狄拉克半金属),又称3D石墨烯,具有石墨烯所有的优良性质,但相比于石墨烯,它不易受外界介电环境干扰,具有更高的载流子迁移率,并且由于其是块状物更容易制备且性能稳定,在THz功能器件的研究中具有独特的优势。本文将针对狄拉克半金属的一维光子晶体不同结构的传输特性进行研究。本文的主要研究内容如下:(1)利用传输矩阵方法研究了由狄拉克半金属和二氧化硅介质交替排列组成的一维光子晶体的透射谱,发现在一定频率范围内的透射谱中存在两个光子晶体带隙,一个是在低频率范围存在的带隙即第一带隙,另一个是在较高频率范围存在的带隙即第二带隙。研究分析发现光子晶体带隙强烈依赖于狄拉克半金属的费米能级和两电介质层的厚度比,然后详细分析了狄拉克半金属费米能级、电磁波入射角、光子晶体晶格常数等参数对光子晶体两个带隙的影响。发现第一低频带隙不随晶格常数和电磁波入射角的变化而变化,但对狄拉克半金属的费米能级敏感,全向光子晶体带隙的带宽随费米能级的增加而变宽。研究分析发现相较于第一带隙,第二带隙会随着晶格常数的增大,带隙会向低频移动并且在相同频率范围内会出现更多的带隙,且第二带隙对狄拉克半金属费米能级和电磁波入射角也是敏感的,随着费米能级和电磁波入射角的增大,第二光子晶体带隙的上、下频率边界向更高频移动。综上所述,通过调节狄拉克半金属的费米能级实现对第一光子晶体带隙的可调谐性。(2)利用传输矩阵的方法计算了基于狄拉克半金属的光子晶体带隙以及光子晶体异质结构带隙的透射谱,通过构建光子晶体异质结构实现对一维光子晶体带隙的展宽。通过分析单一光子晶体带隙和异质结构光子晶体带隙,发现异质光子晶体的带隙在相同频率范围内带宽明显展宽,然后分析了在不同费米能级、不同入射角和偏振波下,它们对展宽后光子带隙的影响。同时,由于狄拉克半金属的介电常数会随着其费米能级的改变而发生改变,基于这个特性,实现了对展宽后光子晶体带隙的可调。基于上述特性,狄拉克半金属在可调光子晶体器件中具有潜在的应用前景。