对称型正负交替一维光子晶体超窄带滤波器

构造了(AB)N1(BA)N2对称型正负折射率交替一维光子晶体,并利用传输矩阵法进行数值模拟,研究了这种正负折射率交替一维光子晶体的能带结构与各参数之间的关系.结果表明:当两种材料的光学厚度相同时,该结构光子晶体比传统的光子晶体的带隙大得多,且在主禁带内有极窄的透射带.并利用此透射带,设计了一种在红外波段1550nm窗口3dB带宽可以做到0.000001nm以下,窗口内透过率接近100%的超窄带滤波器.该结构的光子晶体可以用作超窄带滤波器,有望在光通信超密集波分复用系统中获得广泛应用.     

一种具有放大功能的多通道窄带滤波器设计

设计了传统介质(折射率为n1>0)与激活介质(折射率n2=n0-ki)交替排列组成的一维光子晶体(PC).利用传输矩阵法研究了这种光子晶体的透射光谱.模拟结果显示,n1=1.45,n2=3.8-0.10i时会出现两条半峰全宽约0.6 nm获得增益的透射窄带,并且两条窄带的中心波长只与介质的厚度有关.用M×N个厚度不同的此类光子晶体为单元设计了一种具有放大功能的M×N阵列滤波器.研究了介质厚度和折射率的变化对滤波器通道透射窄带的影响.结果表明,此滤波器在可见光区域和红外光区域分别有M×N个通道,并且通道间隔和窄带透射率的大小都可以通过改变介质参数任意调节,这为设计各种需要的滤波器提供了帮助.     

对称和非对称结构1维光子晶体的滤波特性

为了得到1维光子晶体新的滤波特性,并把这种特性应用到滤波器的设计中,采用传输矩阵法计算了对称和非对称结构1维光子晶体的滤波特性,同时还分析了不同的折射率比对两种结构1维光子晶体滤波特性的影响。结果表明,对称结构1维光子晶体可实现窄带滤波功能,该结构的滤波器对入射角的选取是有限制的,不适于微弱信号的检测;且当多层膜系外层为高折射率时,透射带宽要窄些。非对称结构光子晶体则具有带阻滤波特性,与对称结构1维光子晶体最大的不同是改变膜系中高低折射率材料的顺序,其滤波特性没有变化。理论分析和数值模拟结果为设计窄带滤波器和带阻滤波器提供了依据。     

一种具有光放大功能的滤波器设计

设计了包含缺陷层和多层异质结构的混合结构的一维光子晶体,然后在光子晶体中加入泵浦源.用传输矩阵法研究了加入泵浦源前后光子晶体的透射谱,结果发现该混合结构的光子晶体具有非常宽周且平坦的禁带,且在此禁带内只有一条极窄的透射带,加入激励源后的透射带透射率远远大于1,并且透射带的透射率和位置都可以通过调节光子晶体的参数来改变.利用这些特性,设计了一种具有放大功能的宽禁带超窄单通滤波器,当激活系数取0.033 4时,在1000～2000 nm的禁带范围内只有在红外波段1550 nm处出现一条透射率为1.1×106,3 Db带宽为0.005 nm的透射窄带.     

正负折射率含缺陷1维光子晶体多通道滤波器

为了分析结构参量对正负折射率材料1维光子晶体缺陷模的影响,利用传输矩阵法计算了基于正负折射率材料含正折射率缺陷1维光子晶体B（AB）m（ACB）n（AB）mB的透射谱,分析了各参量对该结构1维光子晶体缺陷模的影响,并用波动理论定性分析了多通道滤波器形成的原因。结果表明,在各介质层的光学厚度绝对值都为0/4的情况下,每个禁带中都有n个超窄的透射峰,相邻两个透射峰间距比相同结构下正折射率情况的宽;当n=1时,随着C层介质光学厚度以0/4的k倍增加,透射谱中同一禁带内出现了k条透射峰;当n2时,透射谱中同一禁带内出现了nk条透射峰。该研究结果对可调多通道滤波器的设计和研究有一定的参考价值。     

一维光子晶体滤波性能的仿真研究

设计了带有缺陷的结构为(HL)m L(HL)n的二元一维光子晶体,利用光学传输矩阵法对光子晶体的滤波性能开展了仿真研究,研究表明:缺陷层厚度和入射角变化会导致窄带透过窗口的位置产生移动。在固定入射波波长为1500nm的基础上,设定结构每层介质为350nm、缺陷层厚度为260nm、入射角为45°时,可以制作带宽小于0.0008nm的高透射率超窄带滤波器,对发展超高精度光学信息测量仪具有重要意义。     

两端镜像对称缺陷三元光子晶体的特性研究

运用光学传输矩阵理论,研究了两端镜像对称缺陷层一维三元光子晶体的光传输特性,并比较了一维三元光子晶体与一维二元光子晶体的禁带特性.数值模拟结果得出:一维三元光子晶体的禁带明显宽于二元光子晶体;且在三元光子晶体两端加相同缺陷层后,禁带展宽的同时出现了多个窄的透射峰.考察了影响透射峰的主要因素,缺陷层的折射率越大,透射峰越尖锐;缺陷层的光学厚度在500 nm到800 nm范围内,缺陷层的光学厚度越大,透射峰越尖锐,且向长波方向移动;光子晶体的周期数越大,透射峰越尖锐,且透射峰的个数增加.这种结构可用来实现多通道窄带滤波器,通过调节各个参数可得到所需要的波长以及通道数目的窄带滤波器.     

用于DWDM的一类光子晶体滤波器

用转移矩阵法模拟计算了通过2组不同禁带的光子晶体级联构成的窄带滤波器的光学特性，设计了信道间隔为0．80nm和0．08nm的密集波分复用（DWDM）光子晶体滤波器。模拟结果表明，这种滤波器的透射特性几乎不受滤波器两边折射率的影响，既可生长在光纤的一端，也可植入光纤内部，还可直接在空气环境中使用，使滤波系统简单、轻便。     

光通信窗口的光子晶体光开关特性

利用传输矩阵法,从理论上研究了掺杂非线性介质的一维光子晶体的光学性质.在此基础上提出了非线性光子晶体光开关结构,并模拟仿真了光开关的工作原理和过程,研究表明该结构可以在1.55μm的光通信窗口很好地完成光开关的功能.另外,此结构还兼有可调谐窄带滤波器的功能,而且通过改变缺陷层两侧的周期结构的层数可以使透射峰的宽度达到0.3nm以下,完全可以满足密集波分复用系统的要求.     

无限周期正负折射率光子晶体的全反射隧穿效应

为了研究一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体中光的全反射隧穿效应,利用色散法计算了TE波和TM波在大于全反射角入射一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体的色散函数。得出了一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体中TE波和TM波的全反射隧穿导带的频率随入射角的变化特性、全反射隧穿导带的频率随负折射材料厚度的变化特性。     

复介电双周期光子晶体的特性研究

利用传输矩阵法研究了复介电双周期光子晶体的带隙结构和光传输特性.研究发现:一维双周期光子晶体的光子带隙结构中在两光子晶体带隙交叠处具有很明显的两共振透射峰.当组成双周期光子晶体的一种介质为复介电且其虚部为负时,两共振透射模式都出现了较强的增益.随着复介电常量的虚部的增加,两透射增益先增加后减少,中间存在一极值点.而当组成双周苘期光子晶体的一种介质的复介电虚部为正时,表现为对两共振透射模式的吸收.这一结果为光子晶体同时实现双通道超窄带滤波器和先放大微器件提供了理论基础.     

正负折射率交替结构光子晶体能带的色散研究

为了研究正负折射率交替结构光子晶体的能带,利用光子晶体的色散关系,计算了正负折射率交替结构光子晶体的能带随入射角、随折射率、随光学厚度的变化特征。得出:其禁带非常宽,允许带非常窄,禁带的中心频率和宽度对入射角的变化不敏感。正折射率材料的折射率变化对禁带的中心频率和宽度影响也很小,正折射率材料选用不同折射率的介质都能得到频率宽度很大的禁带。能带的这些特征对设计宽频率的全方位反射器很有价值。     

一维准周期结构光子晶体的滤波特性

研究了按照Fibonacci序列排序的一维准周期结构的光子晶体滤波特性，由于这种结构的可调参数多，人们很容易得到在红外波段1550nm附近窄带滤波窗口，透过率可达到近99％以上，而窗口以外的透过率在0．01％以下，当调节周期数、分层厚度、两种介质的折射率及相对折射率这些参数，就会出现多波长滤波器，并设计了一种通道间隔为0．8nm的多通道波分复用滤波器，在光通信中将得到很好的应用。     

波分复用各向异性光子晶体滤波器

从光子晶体的光子频率禁带特性出发，提出了用两个或两个以上的各向异性周期结构光子晶体叠加在一起，形成叠层结构光子晶体，以获得窄带滤波特性的设想；利用光学传输矩阵法研究了这种结构的光子晶体，分析了在不同入射角和折射率条件下，该周期结构的透射和偏振的光学特性。分析表明，各向异性光子晶体在折射率比值较大或与高折射率各向同性介质结合使用，可以获得较窄的通带，从而实现滤波。数值模拟的结果也证实了上述构思的正确性。     

1维光子晶体的能带结构分析

为了分析研究1维光子晶体的结构参量对其能带结构的影响,并把这种影响作用应用到滤波器的设计中,采用传输矩阵法、利用MATLAB仿真软件,对不同结构参量的1维光子晶体的能带结构进行了计算仿真,分别得到了不同周期数、不同介质层厚度、不同介质折射率的1维光子晶体的能带分布图,进一步分析比较,得出了1维光子晶体的结构参量对其能带结构的影响。结果表明,较大的周期数可以使1维光子晶体的禁带边缘更加陡峭,通带透射性增强,能带分布更加分明;介质层厚度可以调节光子晶体的能带分布情况及能带宽度;介质折射率比值可以改变禁带宽度,禁带宽度随介质折射率比值的增大而增大。这些结果对宽带带阻滤波器的设计是有帮助的。     

用于波分复用的光子晶体滤波器

本文从光子晶体的光子频率禁带特性出发，提出了用2个或以上的均匀周期结构光子晶体叠加在一起，形成叠层结构光子晶体，以获得窄带滤波特性的设想；利用光学传输矩阵法对这种结构进行了数值计算，结果证实了构思的正确性；设计了信道间隔为8nm的8信道波分复用（WDM）和信道间隔0.8nm的8信道密集波分复用（DWDM）光子晶体滤波器。     

含正负材料的一维光子晶体的光学特性研究

为了得到新的传输性质,把具有负介电常数和磁导率的负折射率材料引入到光子晶体当中,运用Maxwell电磁波方程和Bloch理论得到的含正负折射率材料的色散关系的解析式,分别分析一维无限周期且正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体的禁带结构和色散特性,并与常规的正折射率材料的光子晶体比较,发现含正、负折射率材料且呈周期性重复的双层结构的复合光子晶体其光子具有较宽禁带,为设计超宽禁带的光子带隙结构提供了一定的理论可能性。     

2种不同结构的1维光子晶体窄带滤波器北大核心CSCD

随着光通信技术的发展,滤波器在光的波分复用技术中具有举足轻重的作用。但是,传统滤波器存在尺寸大、滤波性能差、制备较复杂的问题。对此本文设计了2种形如(AB)^(N)B^(M)(AB)^(N)、(AB)^(N)(BA)^(N)结构的1维光子晶体窄带滤波器,并利用传输矩阵法对这两种光子晶体滤波器进行了计算,针对其光子禁带和滤波性能进行了分析,在优化结构设计的基础上探究了不同参数对于滤波性能的影响。结果表明:1维叠层缺陷型光子晶体窄带滤波器和1维镜像型光子晶体窄带滤波器在一定的波长范围内,均可以获得一个较窄的透过带,叠层缺陷型光子晶体窄带透射率接近99%,镜像型光子晶体窄带透射率为96%,滤波性能优异,能够满足窄带滤波技术的要求,并有望在光波分复用技术中获得广泛的应用。     

准周期结构一维光子晶体的带隙特性与滤波特性

研究了准周期结构一维光子晶体的带隙特性和滤波特性,对ZnS与MgF2和GaAs与AlAs两种电介质组合的光子晶体在层厚不变、折射率递变和折射率不变、层厚递变以及层厚不变、折射率比递变三种情况下的透射谱作了模拟计算,得到了带隙特性的变化规律,并指出了其在滤波中的应用.与周期结构光子晶体相比,准周期结构光子晶体的透射谱发生移动,带隙宽度改变.     

级联光子晶体Mach-Zehnder干涉仪的可调谐滤波特性

基于液晶的电控双折射特性和光子晶体自准直特性,在二维光子晶体引入复合缺陷提出一种可调谐Mach-Zehnder 干涉(MZI)滤波器结构,应用液晶系统的自由能理论,推导了外加电压与液晶有效折射率的关系,并结合MZI 相位调制原理和光子晶体等效折射率理论,得到液晶的电控双折射特性与MZI 滤波器的输出光谱间的数学关系,运用时域有限差分法(FDTD)对滤波器的输出进行仿真模拟,并根据仿真结果对结构进行一级级联的优化设计。结果表明:通过控制外加电压的大小可以改变输出端的透射波长,达到可调谐滤波的效果,并且一级级联后的滤波效果比级联前有很大的改善,滤波的半波带宽从20 nm 减小为7 nm,可调谐范围从15 nm 增大为40 nm,因此可以通过进一步级联的方式使滤波器结构更加的优化,以便运用到光波分复用系统中。