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。     

波导层介质对二维光子晶体反射光谱的影响

构建了基底介质为SiO2、表面覆层介质为TiO2 的二维光子晶体,采用严格耦合波法分析了二维光子晶体的窄带光学传输特性。分析了二维光子晶体的晶格周期、波导层的折射率及厚度对其反射光谱的影响。分析结果表明:当光子晶体的晶格周期和波导层介质厚度为常数时,随着波导层介质折射率的增大,光子晶体的反射峰值波长红移,且波导层折射率与反射峰值波长呈线性关系。当光子晶体波导层介质折射率为常数时,波导层厚度增大或光子晶体晶格周期的增大都会引起光子晶体反射峰值波长增大,但这两个参数与反射峰值波长只是在一定的变化范围内为线性关系。此种结构的二维光子晶体覆层表面吸附分布不均匀的介质时,通过分析光子晶体的呈现光谱可获得其表面吸附介质的不均匀特性。     

一维光子晶体全角度反射镜

在分析金属反射镜和多层周期反射镜优缺点的基础上，介绍了一维光子晶体出现全偏振全角度反射的原理。讨论了增加禁带宽度的方法及一维光子晶体全角度反射镜中存在的问题。     

1维全息光子晶体的偏振特性

为了研究两种偏振光通过1维光子晶体的偏振特性,采用传输矩阵法做了相关计算,得到介质折射率、折射率调制的变化,在光正入射和倾斜入射时对不同偏振光的禁带都有影响的结果。结果表明,当光线正入射的时候,折射率和折射率调制的变化都不会影响禁带位置,折射率增大,禁带宽度减小;折射率调制增大,禁带宽度变大,正入射时p偏振、s偏振的禁带完全重合;当光线以一定的角度照射到介质表面上时,两种偏振态下禁带位置随折射率调制的增大移向低频,带的中心位置一样,禁带宽度变大。两种偏振态下禁带带宽随折射率的增大变窄,禁带中心移向低频,s偏振的带宽减小得更明显;介质厚度对不同偏振态下禁带没有任何影响。这为设计1维全息光子晶体偏振片提供了理论依据。     

液晶分子取向对一维光学多层膜光子晶体透射谱的影响

比较研究了液晶分子平行和扭曲排列对TiO2 和SiO2 介质膜交替的一维光子晶体透射谱的影响。向列相液晶平行取向时,光子禁带中出现四个透过峰,中心波长约1 840、1 814、1 466、1 423 nm,加热器件,峰位蓝移,相邻的两个透过峰合二为一。向列相液晶扭曲排列时,光子禁带中出现两个独立透射峰,分别位于1 865、1 489 nm,加热样品峰位蓝移。液晶分子平行排列,液晶层折射率各向异性较明显,光子禁带具有两种偏振模式透过峰。液晶分子扭曲排列,液晶层折射率各向异性不明显,光子禁带只有独立透过峰。加热样品,液晶分子排列变化,引起液晶层有效折射率值改变,透过峰位移动。     

一维光子晶体的全向反射特性

利用传输矩阵方法研究了一维光子晶体的全向反射特性.研究表明,光子晶体的结构参数对全向反射带的产生影响很大.要提高光子晶体的全向反射带带宽,必须增大两种介质的折射率及它们的高低折射率比值,同时使低高折射率层的光学厚度比接近0.85.研究结果对全介质反射器的设计具有指导意义.     

全内反射光子晶体光纤

从模式、色散、偏振和非线性等出发，对全内反射光子晶体光纤（TIR-PCF）进行了分析和讨论。运用有效折射率和有效归一化频率对TIR-PCF包层在短波区的色散特性进行了理论分析，解释了其零色散点兰移的特性，并与常规光纤进行了比较。     

负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体缺陷模特性

本文提出了负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体结构,利用传输矩阵的方法给出了TE波和TM波的透射率,结果表明在TE波中出现两个及多个缺陷模,TM波存在单缺陷模,两种偏振状态不同的透射波的缺陷模能分开,得出了光通过负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体后TE波和TM波随入射角的变化特性、随缺陷层厚度的的变化特性。这些特性用于光子晶体多通滤波、光子晶体偏振和激光谐振腔等器件的设计具有重要意义。     

光子晶体的双折射特性的数值模拟及理论分析

本文对一维光子晶体的双折射特性进行了数值和理论的计算.分析了低频及带边电磁波的双折射特性.在低频近似下导出了一维光子晶体对横电波(TE波)和横磁波(TM波)的折射率方程.当构成周期结构的两种介质的厚度相同时,折射率椭球的偏心率最大,光子晶体对两种不同偏振态的电磁波的双折射效应最明显.     

对称结构光子晶体表面Tamm态的光学性质

利用传输矩阵理论和等效原理,从能级的角度研究对称结构光子晶体表面Tamm态的光学性质,结果表明:在有限排列周期结构光子晶体中,介质表面可支持表面Tamm态的存在,且轴向传播时通带中出现TM和TE偏振的能级简并现象,离轴传播时从通带边缘分离出来的非简并能级被局域于光子晶体表面而形成了光学Tamm态；表面Tamm态内存在很强的局域电场,而且局域电场在介质界面处分布最强；表面Tamm态内的能量输运,对于低折射率介质可正反两方向输运,且输运速度快,对于高折射率介质只能正向输运,且输运速度较慢,故在高折射率介质界面处形成很强的局域光场。对称结构光子晶体表面Tamm态光学性质可为光子晶体光波导和表面波传感器的研究和设计提供指导。     

椭圆偏振光在各向异性1维光子晶体中的传输

为了解决利用传统传输矩阵法计算在各向异性材料结构中任意极化态电磁波传播遇到的困难,设计含磁光材料缺陷层的1维光子晶体。通过把入射电磁波按左旋圆偏振和右旋圆偏振进行正交分解的方法,推导出适合各向异性材料和任意极化态入射电磁波的传输矩阵算法。结果表明,该算法可以确定1维层状结构透射波和反射波偏振态的变化。     

关注激光技术的一些发展和应用

本文阐述了激光、光纤通信、计算机控制系统的基本特点和作用,介绍了国外激光武器和激光制导的应用状况,说明了激光技术与计算机控制系统结合的重要性,并站在节能减排和保护环境的高度,预测了激光技术未来应用于电力行业的内容和前景。     

Unified Approach to Wave Diffraction by Space-Time Periodic Anisotropic Media

The diffraction properties of electromagnetic waves propagating in a planar anisotropic medium with tensor permittivity which is modulated periodically with respect to space and time are analyzed by extending the previous theory for time-invariant anisotropic dielectric gratings. The method applies to any isotropic or anisotropic medium, any polarization of the incident plane wave, and any orientation of the grating vector. The analysis is formulated in a unified matrix form so that calculations can be performed systematically. As numerical examples of the general analysis, the optical diffractions by an acoustic wave in a birefringent crystal and by a cholesteric liquid crystal are treated, where the approximate two-wave analysis is also derived and the accuracy is discussed by comparison with the rigorous analysis.     

双面金属包覆单轴晶体波导的偏振转换研究

利用转移矩阵方法计算了双面金属包覆单轴晶体波导结构中的色散曲线、反射谱。结果表明,双面金属包覆结构使得波导可以被自由空间光场激发;单轴晶体的光轴取向能对该结构中的波导模式进行调控,使入射光波中的Ey、Ez分量发生相互转换耦合,从而在波导层中形成杂化模。通过调节耦合金属层厚度可以对出射光偏振状态的控制,实现TE线偏振入射光向TM线偏振反射光的转换以及线偏振入射光向圆偏振反射光的转换。     

Acoustic diffraction of light in anisotropic media

The Bragg formalism which describes the diffraction of optical radiation by traveling acoustic waves is generalized to include diffraction in anisotropic media. When the diffracted and incident optical polarizations are different, the Bragg relations require important modification. The correctness of the suggested modifications is confirmed by experiments using optical diffraction from longitudinal and transverse acoustic waves in crystal quartz and in sapphire. A special case of diffraction from longitudinal waves in an anisotropic medium is discussed as a simple example of a collinear parametric interaction.     

一种新型液晶退偏振器的研究

为了消除入射光的偏振态变化对相干系统的负面影响,一种有效的方法就是对入射光进行退偏处理.利用液晶随着液晶分子取向的偏转,光沿z轴传播的折射率n发生变化的特性,可通过改变外加电压可以任意控制液晶各点的偏振态,从而能够实现任意偏振输出.报道了一种由两片液晶片组合而成的新型单色退偏振器,理论研究了利用液晶的偏振特性对单色光进行退偏原理.实验结果表明,这种退偏振器对入射光偏振方向不敏感,可对任意偏振态或偏振态随时间变化的连续或者脉冲入射单色光进行完全退偏.可用于惯性约束聚变激光驱动器光纤前端系统中以消除偏振变化对系统的影响.     

斜入射下液晶偏振光栅衍射特性研究

为了表征光束倾斜入射下液晶偏振光栅的衍射特性，提出了液晶偏振光栅斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型建模方法。该方法利用吉布斯自由能方程，求解液晶分子指向矢，得到驱动电压与液晶分子倾斜角的表达式，推导出斜入射角度与相位延迟量之间的关系，结合扩展琼斯矩阵表征不同入射角度下液晶偏振光栅的透过率，通过矢量衍射理论，建立了斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型。该模型不仅可以定量求解不同斜入射角度下液晶偏振光栅衍射效率，而且能够实现衍射效率最优时驱动电压的标定。通过仿真分析和实验对该模型的有效性进行了验证，结果表明:光束入射角度从0°倾斜到10°时，最优驱动电压由2.2 V降低到2.0 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到78%；光束入射角度从0°倾斜到?10°时，最优驱动电压由2.2 V升高到2.4 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到74%。     

The electric quadrupole contribution to the circular birefringenceof nonmagnetic anisotropic chiral media: a circular waveguide experiment

Constitutive relations which include electric quadrupole terms, in addition to electric and magnetic dipole terms, are used to describe the “optical activity”, in particular the circular birefringence, of an anisotropic chiral medium which is nonmagnetic. The resulting permittivity and chirality tensors are then used to predict the rotation of the polarization plane of a linearly polarized wave propagating in a circular waveguide filled with the medium. The numerical predictions were tested by measurements between 2.4 and 4 GHz on a 2 m long artificial crystal in a circular waveguide and it was found that the rotation of the polarization was within 13% of the predicted value-good agreement after considering the possible sources of error. It is thus established that the effect of electric quadrupoles must be included when modeling the optical activity of anisotropic chiral media in the long wavelength regime. The anisotropic chiral media which are dealt with here can be classified according to the crystallographic point groups to which they belong, and they may therefore also be considered to be artificial crystals