变周期结构光子晶体的带隙研究

研究了变周期结构的光子晶体,即两种介质的厚度随单元数增加而变化,并对其光子能带特性进行了分析.研究发现,相对于周期性光子晶体,相同单元数的变周期结构的光子晶体具有更宽的光子能带带隙,且周期非线性变化比线性变化结构有更宽的光子带隙,这样对于同样宽的带隙的光子晶体,可采用较少单元数的变周期结构光子晶体,这一结果有助于光子晶体的广泛应用.     

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。     

无序一维三元光子晶体的能带特性研究

运用光学传输矩阵理论，研究了具有无序结构的一维三元光子晶体的能带特性。结果表明，与周期结构相比，无序结构可以显著地拓宽光子晶体的光子带隙；随取无序膜层数目的增加，带隙逐渐变宽，3种折射率介质均取无序的情况下，带隙拓宽到550～1800nm的区间范围，是周期结构光子晶体带隙宽度的2倍多。讨论了无序度、不同折射率分布对带隙的影响，随着无序度和高低折射率的差别的增大，带隙变宽。     

光子晶体超晶格的能带折叠

我们分析了光子晶体超晶格的能带结构，光子晶体超晶格的能带与半导体超晶格的相同，都有能带的折叠现象。一维光子晶体超晶格的每条能带被折叠成M条，二维光子晶体超晶格的第一条能带被折叠成M^2条，M是每个维度晶格放大的倍数。显然如果是三维光子晶体超晶格，每一条能带将被折叠成M^3条。     

单折射率层缓变结构-维光子晶体的能带特性

利用特征矩阵方法研究了一类周期厚度变化的一维光子晶体的能带特性。该光子晶体保持其中一折射率层的几何厚度不变,而另一折射率层的几何厚度缓慢变化。研究表明,与通常的均匀结构光子晶体的带隙相比,这种光子晶体能使光子带隙拓宽。改变高折射率层的几何厚度,光子带隙的拓宽更为显著。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过缓慢改变光子晶体某一折射率层的几何厚度可实现对光子带隙的控制。     

二维色散介质光子晶体的能带结构求解问题研究

给出了一种计算二维色散介质光子晶体能带结构的方法，研究二维色散介质光子晶体的特性。考虑色散光子晶体，即介电常数ε=ε (ω)与频率ω相关，求解一个非线性特征值问题得到能带结构。首先，基于光子晶体电磁波传播的控制方程组推导出变分形式，对离散以后的非线性问题选择合适的解作为初始值，基于牛顿法对不同的波矢k值求解该非线性问题，获得色散关系ω(k)，从而得到光子晶体的能带结构分布。基于数值方法，求解了几种不同的色散介质光子晶体在横电（TE）、横磁（TM）模式下的能带结构，数值结果表明该方法是有效的。     

复周期结构光子晶体的光子能带特性研究

本文构思了一种每个周期内部有几个不同的小单元的复周期结构光子晶体，并利用光学传输矩阵法对这种光子晶体进行了数值模拟计算。计算结果表明，这种复周期结构光子晶体比普通结构的光子晶体多出1个大的光子禁带区。适当调整参数还可以分别获得多通道窄带滤波特性、带通滤液特性和窄带透过特性。     

一种研究一维光子晶体能带的新方法

为了精确地研究一维光子晶体的能带结构,利用一维光子晶体的色散关系,推导出一维光子晶体禁带和通带的频率宽度和频率中心的解析公式.利用它对一维光子晶体的能带结构进行了解析研究,得出了能带结构的精确值.这一方法克服了特征矩阵法等其他方法不能对能带结构进行解析研究和不能得到能带精确值的不足,因此它是一种研究一维光子晶体能带结构的更精确、更有效的方法.     

光子晶体的Smith-Purcell效应探讨

光子晶体是一种具有光子能带和能隙的一种新型材料,其典型结构为一个折射率周期变化的物体,周期为光波长量级。光子在这类材料中的作用类似于电子在凝聚态物质中的作用,应用前景极为广泛,将是新一代的光子器件的基础。而太赫兹也是近年来大家关注的波段,本文就研究光子晶体的Smith—Purcell效应出发,看其辐射频率,探求能否通过这种效应制作太赫兹源,并从Magic模拟得出了一些数据,说明可行。     

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。     

PBG结构在微波领域的应用

20世纪80年代末出现的光子晶体是一种具有光子带隙的新材料,其特有的性质使得光子晶体具有广泛的应用前景。本文介绍了光子晶体的概念,综述了光子带隙结构在微波领域的典型应用和研究进展。     

光子晶体及其应用

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料,它独特的物理性质使得光子晶体具有理论研究价值和广泛的应用前景。主要介绍了光子晶体的基本概念和三维光子晶体的制备技术。并综述了光子晶体的一些物理特性及其在光学、通信、微波方面的应用。     

一种新型光子晶体的光学特性研究

本文提出了一种非对称一维各向异性掺杂光子晶体,通过传输矩阵法研究了这种新型光子晶体的光学特性,通过数值模拟得出:光通过该结构光子晶体后TE波和TM波缺陷模的透过率及中心波长位置随缺陷层介质的光学厚度、缺陷层两侧周期数的非对称性的变化规律,两种偏振光波能完全分开,缺陷层介质的光学厚度及掺杂层两侧的周期数层差越大,缺陷模的透过率越小,当光学厚度及层差达到某一极限值时,将产生完全光子禁带,这是对称结构光子晶体所不具备的光学特性,其光学特性将为光子器件的转换制作及应用提供理论依据。     

FDTD方法分析光子带隙微带结构

本文采用时域有限差分法分析计算了一维光子带隙微带结构的S参数,并设计制作了光子带隙（PBG）微带线,进行了测量。将计算结果与测量结果对比可以看出两者吻合得比较好,说明采用的分析方法是有效的。     

空芯光子晶体光纤光子带隙的测量

首先介绍了全矢量平面波法(FVPWM),重点分析和计算了二维三角排布的光子晶体平面内传播的带隙结构图,运用数值模拟出了对应的被测空芯光子晶体光纤(HC-PCF)平面内的带隙结构图.通过实验测量了HC-PCF以及石英棒的透射谱,根据数值计算得出了HC-PCF的相对透射谱.将实验计算得到的结果与理论模拟的结果进行了对比,发现两者在相近的归一化频率处有带隙,存在一致性.     

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。     

Double‐Inverse‐Opal Photonic Crystals: The Route to Photonic Bandgap Switching

Photonic crystals with a complete bandgap can stop the propagation of light of a certain frequency in all directions. We introduce double‐inverse‐opal photonic crystals (DIOPCs) as a new kind of optical switch. In the DIOPC, a movable, weakly scattering sphere is embedded within each pore of the inverse‐opal photonic crystal lattice. Switching between a diffusive reflector and a photonic crystal environment is experimentally demonstrated. Theory shows that a complete bandgap can be realized that can be opened or closed by moving the spheres. This functionality opens up new possibilities for the control of light emission and propagation. The close link and interaction between the chemical synthesis and the computational design and analysis underlines the interdisciplinary focus of this report.     

Optical Properties of One-dimensional Three-component Photonic Band Gap Structure

1　IntroductionMaterialswithPhotonicBandGaps (PBG’s)havebeenwidelystudiedboththeoreticallyandex perimentallyinthepastfew years[1～ 4] .Theexis tenceofgaps,which prohibitthepropagationofelectromagnetic (EM )wavesinacertainrangeoffrequencies,canhavesignificantimpactsbothinsci enceandtechnology .Manypracticalapplicationsofthesestructureshavebeensuggestedanddemon strated ,suchasPhotonicCrystal (PC)microcavi ties[5] ,infraredPC[6] ,PClens[7] ,suppressingspontaneousemission ,manipulatinglight…     

Photonic band gap of 2D complex lattice photonic crystal

It is of great significance to present a photonic crystal lattice structure with a wide photonic bandgap. A two-dimension complex lattice photonic crystal is proposed. The photonic crystal is composed of complex lattices with triangular structure, and each single cell is surrounded by six scatterers in an hexagon. The photonic band gaps are calculated based on the plane wave expansion (PWE) method. The results indicate that the photonic crystal has tunable large TM polarization band gap, and a gap-midgap ra...