二维圆柱层状复周期光子晶体的透射谱

提出由圆柱柱体粗细及介电常数差异间隔构成层状复合周期结构的二维光子晶体,用平面波展开方法数值研究其传输特性,数值结果表明,在不同二维圆柱半径层状复周期结构光子晶体透射谱中,禁带位置、宽度,传导模的出现与间隔层柱体的粗细差异有关,差异越大,光子禁带越小,中心频率位置向低频方向移动;在不同介电常数构成的层状复周期结构中,介...     

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。     

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。     

SiO2/Si光子晶体透射特性的数值研究

为了了解电磁波在2维三角晶格SiO2/Si光子晶体的传输特性,利用时域有限差分方法进行了数值模拟和计算,并研究了SiO2介质柱的形状和入射波模式的变化对晶体透射特性的影响。计算后得到多种情况下该光子晶体的透射率与入射光频率的关系曲线。结果表明,禁带的宽度和位置与构成光子晶体中SiO2的形状有关,SiO2柱半径变大则禁带变宽且禁带中心频率变大,半径为0.4α时,禁带宽度达到最大值。与TM模相比,TE模入射时,光子晶体更易形成禁带。这为光子晶体的实验制作和应用提供了理论依据。     

SiO2/Si光子晶体透射特性的数值研究

为了了解电磁波在2维三角晶格SiO2/Si光子晶体的传输特性,利用时域有限差分方法进行了数值模拟和计算,并研究了SiO2介质柱的形状和入射波模式的变化对晶体透射特性的影响.计算后得到多种情况下该光子晶体的透射率与入射光频率的关系曲线.结果表明,禁带的宽度和位置与构成光子晶体中SiO2的形状有关,SiO2柱半径变大则禁带变宽且禁带中心频率变大,半径为0.4a时,禁带宽度达到最大值.与TM模相比,TE模入射时,光子晶体更易形成禁带.这为光子晶体的实验制作和应用提供了理论依据.     

用转移矩阵法研究无序对二维光子晶体透射谱的影响

将转移矩阵法(Transfer Matrix Method)用于数值模拟无序情况下的二维光子晶体传输特性.充分利用Fortran语言中的RAND函数分别研究了晶格结构无序、圆柱半径无序、柱体形状无序、介电常数无序对光子晶体传输特性的影响.计算了多种因素无序情况下的二维正方晶格光子晶体的传输函数随频率的变化关系.计算结果表明弱无序时柱体形状影响最大,最小是圆柱半径无序.这说明在一定的无序范围里,可以认为光子晶体的传输特性能够被很好地保持.在强无序时存在共同的现象就是在低频即长波段出现光子局域化现象,无序会影响二维光子晶体的带隙宽度、位置,在强无序时会出现多个共振模.     

正方形具有缺陷结构二维光子晶体结构参数对本征模的影响

由于正方形二维光子晶体具有光子禁带,所以在光子晶体缺陷处可形成对光子束缚的缺陷本征模.本征模的频率应在光子禁带频率范围内,而光子禁带频率又取决于光子晶体的结构参数.通过有限元法数值计算得到并图示了正方形具有缺陷结构二维光子晶体本征频率和介质柱半径、晶格常数以及介质柱介电常数之间的关系.利用这些关系当增大介质柱半径而相应减小介质柱介电常数时,本征频率将会保持不变.此外由于光子晶体结构参数的不同,本征模对应的电磁场在晶体中的分布也不同,文中图示了电场强度的大小在一些结构中的分布.     

基于光弹效应的二维光子晶体能带结构特性研究

根据介质的光弹效应,采用有限元法对二维光子晶体的能带特性进行分析。当给二维光子晶体施加应力时,由于构成二维光子晶体的介质的光弹效应,引起介质的折射率变化,使得光子晶体的能带结构发生变化。详细分析了外加应力变化对基于Si/SiO2二维光子晶体能带结构特性的影响,结果表明,禁带的起始波长、截止波长及禁带宽度的变化量与外加应力呈线性关系。     

混合柱形二维光子晶体禁带特性研究

研究了正方形和圆形介质柱混合排列的二维光子晶体的能带特性.运用平面波展开法在正方形和正三角形晶格下将混合柱形与统一柱形光子晶体的禁带特性进行计算比较.仿真结果表明:对于正方形晶格,混合柱形使光子晶体的TM模高阶能带向低频方向移动,禁带的宽度和位置介于正方形柱体和圆形柱体之间.在正三角形晶格中,混合柱形光子晶体出现了明显...     

二维光子晶体透射特性的FDTD数值研究

把时域有限差分方法(FDTD)用于二维光子晶体透射特性研究,计算后得到多种情况下二维光子晶体的透射系数与入射光频率的关系曲线,结果表明,禁带的宽度和位置与组成二维光子晶体的晶格结构和介电常数等因素有关,介质柱半径变大则禁带变宽且禁带的中心频率变大,介质柱的介电常数与本底材料的介电常数相差越显著越有利于形成禁带,降低结构的对称性,禁带宽度增大.     

介电常数对比和填充率对光子晶体中光子禁带和局域态的调节

用有限时域差分法(FDTD)和Padé近似分析了二维光子晶体的能带结构和缺陷引起的局域态.针对介电常数对比和填充率对完整光子晶体中光子禁带以及缺陷态的影响作了研究.计算了不同缺陷的光子晶体模式的振荡频率和质量因子.数值模拟的结果表明通过改变介电参数对比和填充率可以实现对光子禁带的位置、宽度、数目以及对缺陷态的调整.     

介电常数对比和填充率对光子晶体中光子禁带和局域态的调节

用有限时域差分法(FDTD)和Padé近似分析了二维光子晶体的能带结构和缺陷引起的局域态.针对介电常数对比和填充率对完整光子晶体中光子禁带以及缺陷态的影响作了研究.计算了不同缺陷的光子晶体模式的振荡频率和质量因子.数值模拟的结果表明通过改变介电参数对比和填充率可以实现对光子禁带的位置、宽度、数目以及对缺陷态的调整.     

Ⅲ-Ⅴ族半导体材料组成光子晶体能态密度特性

基于平面波展开法,以Ⅲ-Ⅴ族半导体材料AIP、AIAs、AISb和GaP构成二维方形格子光子晶体,并对其光子晶体能态密度特性进行了数值模拟。结果表明,Ⅲ-Ⅴ族半导体材料构成二维方形格子光子晶体具有较好的光子带隙,形成的最大带隙随介电常数差值的增大而增大,f=0.2a时归一化频率达到最大光子带隙,AISb具有较宽的光子禁带。该研究结果为光子晶体器件的研究提供理论依据。     

复合型二维光子晶体的带隙展宽特性

选用时域有限分方法(FDTD)分析光子晶体带隙结构.选择两种不同晶格常数的二维光子晶体构成复合型二维光子晶体,计算了复合型光子晶体和组合光子晶体在近红外频段的带隙结构,结果表明,复合型二维光子晶体在近红外波频段的禁带宽度明显大于组合光子晶体禁带宽度.通过改变复合光子晶体的介电常数,实现其禁带向高频区或低频区移动.     

不同介电常数材料光子晶体慢光特性研究

在研究光子晶体慢光波导中,能带结构和色散特性是两个最重要的问题.采用平面波展开法及相关的数学理论推导,研究不同的介电常数材料对光子晶体线缺陷波导中慢光传播性质的影响,对二维线缺陷光子晶体慢光特性进行模拟和计算.仿真结果显示:随着材料介电常数的增大,慢光波导的相对禁带宽度增加,缺陷模式导光频率降低,群速度减小.因此,选择...     

二维光子晶体的能带及慢光特性研究

通过二维方形与二维三角晶格光子晶体光纤能带的对比,选取二维三角晶格作为研究对象。介电常数的周期性在光子晶体中可以形成特殊的光子禁带,进而控制光子的运动状态。基于此,提出了一种单线缺陷光子晶体波导结构,通过分析其含有线缺陷时的能带结构及其色散关系、对群速度的影响等,使其有效慢光区域的GVD位于105～106量级。通过动态...     

二维光子晶体异质结Order-N数值研究

把多重散射(Order-N)方法用于二维光子晶体组成异质结的传输特性研究,分别数值研究了折射率异质结、柱体形状异质结、晶格结构异质结三种情况下的透射特性,数值结果指出在折射率异质时出现类似于电子型半导体的单向导光性能,并作了简单理论类比分析。进一步对三种异质结进行研究,得出传导模的出现不只是晶格结构畸变一种情况可以产生,其他两种异质结也能产生传导模。     

2维混合介质柱光子晶体传输特性的研究

为了研究晶体结构对电磁波传输特性的影响,提出了一种空气平板层和圆形复合介质柱混合组成的新型2维混合介质柱光子晶体结构。采用时域有限差分法对其进行了数值模拟和计算,研究了改变混合介质柱的形状和结构参量对晶体透射特性的影响。结果表明,该结构可以基本保留组合前光子晶体的主带隙,并且在新的频段产生新的禁带;在混合结构中将复合介质柱换为简单介质柱没有新的禁带产生。通过改变相关参量发现,增加介质平板的宽度,这增大内嵌介质柱的半径都有利于新禁带的产生。2维混合介质柱光子晶体比单一介质柱光子晶体有更多的可调因素,这为相关光子晶体器件的设计提供了理论依据。     

填充液晶的光子晶体的光控可调光子带隙

可调光子晶体由于其潜在的应用价值成为现今光子晶体研究中的一个热点。文章首次提出了通过光诱导液晶取向技术来调制光子晶体光子禁带的方法,进而采用平面波展开法分析了填充液晶的二维三角形光子晶体禁带结构的可调节性。数值模拟结果表明:通过偏振光控制空气孔中所填充的相列液晶的方向可以对光子晶体的禁带结构进行调节。与电场调制方法相比,该光控液晶取向技术具有响应速度快、结构简单的优点。这种可调光子晶体可用于制作场敏偏光片、全光光开关和可调光衰减器。     

2维混合介质柱光子晶体传输特性的研究

为了研究晶体结构对电磁波传输特性的影响,提出了一种空气平板层和圆形复合介质柱混合组成的新型2维混合介质柱光子晶体结构.采用时域有限差分法对其进行了数值模拟和计算,研究了改变混合介质柱的形状和结构参量对晶体透射特性的影响.结果表明,该结构可以基本保留组合前光子晶体的主带隙,并且在新的频段产生新的禁带;在混合结构中将复合介质柱换为简单介质柱没有新的禁带产生.通过改变相关参量发现,增加介质平板的宽度,这增大内嵌介质柱的半径都有利于新禁带的产生.2维混合介质柱光子晶体比单一介质柱光子晶体有更多的可调因素,这为相关光子晶体器件的设计提供了理论依据.