镜像耦合一维光子晶体窄带滤波器设计研究

文章提出准周期一维光子晶体的概念,把一维时域有限差分方法用于一维二元准周期光子晶体构成镜像耦合结构的窄带滤波特性设计研究.数值结果表明,用此结构能实现窄带滤波.进一步研究表明,要实现同一波长的滤波,在其他条件不变时,耦合层的折射率越大,则镜像耦合层厚度越小;在耦合层介质一定时,耦合层厚度决定窄带的位置与带宽;在其他条件一定时,入射角大小决定窄带的位置,入射角度越大,窄带位置越向短波方向移动.     

二维三角晶格空气孔光子晶体直线型波导的TE波传输特性研究

本文利用了时域有限差分法(FDTD)研究了TE波在二维三角晶格空气孔光子晶体线缺陷形成的直线型波导中的传输特性,给出了在TE极化下缺陷的结构参量变化与波导的频带宽度、波导中心频率的变化关系,为制作二维三角晶格空气孔线缺陷形成的波导提供了理论依据.     

二维光子晶体波导分波效率的优化

基于自成像效应(SIE)的多模干涉(MMI),设计了一种二维光子晶体波导二端口分波器.采用时域有限差分法和平面波法作为研究工具,从理论上分析了这种器件的特性,在一定耦合长度下研究光在输出端的透射率,结果表明,选择适当的耦合长度可以使光在两个端口高效率输出.进一步研究得知,通过改变器件内部一个介质柱的半径,可以提高光在输出端的透射率.     

二维光子晶体带隙结构的研究

利用时域有限差分法模拟了二维光子晶体的带隙结构。通过改变二维光子晶体的结构、介电常数配比及存在缺陷时，在光频范围内模拟了二维光子晶体带隙结构的变化。     

二维非线性光子晶体波导全光开关

利用非线性折射率系数较大且非线性时间响应较快的CdSxSe1-x玻璃为材料,设计了一种二维非线性光子晶体波导全光开关.采用非线性时域有限差分法(NFDTD)模拟了波长为1 550 nm的信号光,在波长为860 nm泵浦光控制下的开关行为,并给出了相应的仿真结果.结果表明,该器件的开关时间约为420 fs,阈值功率密度为1.2×1011 W/m2,消光比约为30 dB.     

基于二维光子晶体射频带通滤波器的研究

为了提高无线通信系统的传输质量,提出了一种新型基于二维光子晶体射频带通滤波器,滤波器的结构由线缺陷波导和Aubry-André-Harper (AAH)谐振腔组成。通过改变AAH谐振腔与输出波导间介质柱的半径,增加它们之间的耦合系数,从而实现在1666.64μm处射频波段的滤波。仿真结果表明:该射频滤波器性能优良,通带中心波长为1666μm,透射率为0.99,通带插入损耗为0.06 dB,品质因数Q值为1×10⁴,器件尺寸小,结构简单,易于大规模集成。     

二维光子晶体偏振分束器的优化设计北大核心

为解决二维光子晶体在光束调整和光束偏转中的应用,采用有限时域差分法和完全匹配层吸收边界条件,通过在结构中引入消反层,从理论上实现基于二维光子晶体的偏振分束器。优化计算表明,通过随光频的改变调节消反层参数,可以实现TE模超过95%的光发生透射,TM模超过95%的光发生反射,从而使TM模与TE模分离。引入消反层的偏振分束器具有尺寸小、透射率高、分束角大和偏振分束率高等优点,在高密度集成光通信系统中有广泛的应用。     

层状复合介质柱体二维光子晶体透射谱研究

提出层状复合材料柱体构成二维光子晶体的设想，用时域有限差分方法数值研究多层复合介质材料在折射率、厚度、层数、组成次序等因素对组成二维光子晶体透射特性的影响。数值结果表明透射谱中出现禁带宽度、中心频率所处位置都比单一介质组成二维光子晶体有差别，特别是在多层环柱时变化更明显，因此在实际应用中可具体根据要求设计二维光子晶体比单一介质设计时有更多的可调因素，从而为二维光子晶体的应用提供更多的理论依据。     

基于二维光子晶体的双谐振腔6通道WDM设计

针对全光通信网络容量和频谱效率问题，文章提出了一种基于二维(2-D)光子晶体点缺陷谐振腔与线缺陷波导耦合特性的双谐振腔6通道波分复用器(WDM)。运用2-D时域有限差分法进行性能参数分析，考虑相对折射率的影响，选择双谐振腔和单个直波导耦合的方式，实现了1 451、1 487、1 557、1 658、1 440和1 604 nm 6波长的波分复用。实验结果表明，该WDM具有高达218 nm的光谱覆盖范围，各通道的传输效率均高于91%,插入损耗均小于0.43 dB,通道间串扰均小于-9.2 dB,且大小也只有13.56μm×19.21μm,对光通信系统中粗波分复用非常有用，对于密集波分复用也有参考意义。     

层状复合介质柱二维光子晶体透射谱研究

针对用层状复合材料柱体构成二维光子晶体的这一设想,采用时域有限差分方法数值研究了多层复合介质材料在折射率、厚度、层数、组成次序等因素对组成二维光子晶体透射特性的影响。数值结果表明,透射谱中出现禁带宽度、中心频率所处位置都与单一介质组成二维光子晶体存在差别,特别是在多层环柱时变化更明显,因此在实际应用中,根据具体要求设计二维光子晶体比设计单一介质有更多的可调因素,为二维光子晶体的应用奠定了理论依据。     

八通道光子晶体滤波器的设计与仿真

设计了一种具有高隔离度的八通道光子晶体滤波器,并应用时域有限差分法分析计算了在晶格常数相同的条件下,点缺陷微腔局域频率与光子晶体介质柱半径之间的变化规律。在此基础上,对该八通道滤波器的传输特性进行了仿真。结果表明,晶格常数取540nm时,该滤波器各信道的中心频率在1 510～1 580nm,信道间隔小于9.5nm,信道间隔离度均大于35dB。     

二维光子晶体波导的能带分析

设计了在25×13的二维圆柱正方晶格中心引入线缺陷构成的光子晶体波导,利用平面波展开法(PW E)方法计算并仿真了该波导的能带分布,分析出其带隙分布与介质柱折射率和占空比的关系,总结出了能带与两者之间的变化规律,得出了存在最大带隙结构的波导参数是介质柱的折射率为6.9,占空比2r/a=3.6,对于实际制作光子晶体波导提供了理论指导。     

新型光子晶体调谐滤波器的研究

提出了一种在光子晶体中引入液晶缺陷层的光子晶体调谐滤波器.用传输矩阵法给出了含液晶层时光子晶体的光谱透过率公式,对电压和液晶材料参数对调谐滤波器透射谱的影响进行了数值计算.结果表明,改变电压时光子晶体滤波器的透射峰波长和带宽作周期性变化,在适当电压作用下光子晶体具有多通道滤波功能,而液晶的厚度和固有双折射的改变几乎不能实现光子晶体滤波器的调谐作用.     

一种光子晶体滤波器的设计

设计了一种由TiO2和SiO2两种介质构成的对称式光子晶体,并在考虑色散关系的基础上,利用传输矩阵法,计算了该光子晶体的透射谱。结果表明:当入射角θ≤30°时,在0.8~1.2ν/ν0的频率范围内只有一个半宽度较窄、透射率为1的透射峰。入射角增加,透射峰中心频率发生蓝移,峰值保持不变,半宽度变化很小。与之对应的光子晶体滤波器具有极好的透射性、良好的单色性和较好的角度宽容性,特别适合小角度入射的情况。     

低损耗高带宽金属光子晶体弯波导的设计

设计了一种采用金属材料的二维光子晶体波导.针对金属的色散特性,运用时域有限差分方法对3种二维结构的90°转弯波导的TM波传播特性进行了研究.给出了在合适的填充率下,转弯效率随周期变化的曲线.最后对其中较优的一种结构作了进一步优化,使其3 dB时的带宽达到了99 nm,目标波长处的转弯效率达到了98.2％.该结构的主要参...     

可调谐声子晶体滤波器的设计

推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,研究了一维掺杂声子晶体的缺陷模随杂质厚度和声子晶体的声阻抗的变化特征。设计出能很好地满足设计要求,滤波通道的频率半高宽的可调范围在4~18 Hz,滤波通道的频率可调范围达1 750 Hz的可调谐一维声子晶体滤波器。     

光子晶体光波导传输特性研究

用全空间的矢量波散射理论 ,研究了有限长二维光子晶体直波导的传输特性 ,计算了传输效率与波导长度的关系 ,并研究了蝶形光波导的耦合问题     

窄线宽光子晶体红外光滤波器研究

利用传输矩阵法研究了光通信中850nm、1330nm和1550nm三个波长的光子晶体滤波器。研究了如何通过选择各层的折射率及宽度使滤波器工作在给定的波长上并具有极窄线宽的方法。经过数值计算分别得出了工作于这三个波长上的光子晶体滤波器的参数。计算结果表明,当缺陷模厚度保持不变时,中心波长会随折射率的增大向长波移动。通过选择适当的参数,可制作出工作于850nm、1330nm和1550nm波长上的线宽为0．0001nm的极窄线宽光子晶体滤波器。     

光子晶体太赫兹双波长滤波器的设计

这里提出一种新型的光子晶体太赫兹（THz）双波长滤波器,应用平面波法（PWM）分析其带隙结构,应用时域有限差分法（FDTD）研究THz波在该滤波器中的传输特性。结果表明,采用复式正方晶格结构的太赫兹滤波器,可以通过一个点缺陷实现两个波长的选择,通过选择合适半径的点缺陷,并在点缺陷处填充非线性介质砷化镓（GaAs）和增大某些介质柱的半径,可使该滤波器实现高耦合效率的单信道双频率选频滤波功能。