含负折射率材料的1维光子晶体掺杂缺陷模研究

为了研究含有负折射率材料的光子晶体掺杂缺陷模的光学传输特性,利用传输矩阵理论进行数值分析。采用插入和替代两种方式对排列整齐的光子晶体进行掺杂,产生了缺陷模式。结果表明,引入正折射率缺陷只能在布喇格带隙中产生缺陷模,引入负折射缺陷能够同时在全方位光子带隙和布喇格带隙中产生缺陷模。同时研究了掺杂方式、入射方向、缺陷厚度、缺陷位置、缺陷类型对缺陷模式的影响,并对含有两层缺陷的光子晶体进行研究,得到两缺陷层的距离与带隙产生的关系,即距离越近越容易产生缺陷模式,且缺陷模的深度越深。这对于制造新型的全方位滤波器是有指导作用的。     

含负折射率材料的1维光子晶体掺杂缺陷模研究

为了研究含有负折射率材料的光子晶体掺杂缺陷模的光学传输特性,利用传输矩阵理论进行数值分析.采用插入和替代两种方式对排列整齐的光子晶体进行掺杂,产生了缺陷模式.结果表明,引入正折射率缺陷只能在布喇格带隙中产生缺陷模,引入负折射缺陷能够同时在全方位光子带隙和布喇格带隙中产生缺陷模.同时研究了掺杂方式、入射方向、缺陷厚度、缺陷位置、缺陷类型对缺陷模式的影响,并对含有两层缺陷的光子晶体进行研究,得到两缺陷层的距离与带隙产生的关系,即距离越近越容易产生缺陷模式,且缺陷模的深度越深.这对于制造新型的全方位滤波器是有指导作用的.     

1维光子晶体微腔的光子局域特性分析

为了研究光子晶体的光局域特性,采用传输矩阵法计算了1维缺陷光子晶体微腔中缺陷模的局域场强分布,建立了相对局域化长度的概念,它表征光子局域程度的强弱,局域化长度越小,光子局域程度越强,反之亦然。结果表明,缺陷层两侧排列为高折射率介质层的结构局域光的能力比两侧为低折射率介质层的强;考察前一种结构,且满足共振布喇格散射条件或共振米散射条件范围时,相对局域化长度可获得较小值。     

1维光子晶体微腔的光子局域特性分析

为了研究光子晶体的光局域特性,采用传输矩阵法计算了1维缺陷光子晶体微腔中缺陷模的局域场强分布,建立了相对局域化长度的概念,它表征光子局域程度的强弱,局域化长度越小,光子局域程度越强,反之亦然.结果表明,缺陷层两侧排列为高折射率介质层的结构局域光的能力比两侧为低折射率介质层的强;考察前一种结构,且满足共振布喇格散射条件或共振米散射条件范围时,相对局域化长度可获得较小值.     

腔模红移对非线性微腔双稳态阈值的影响

影响非线性微腔双稳态阈值的因素很多,例如电介质折射率、周期数、缺陷层厚度、谱线宽度等.但是腔模红移起到了十分重要的作用.从理论上分析了红移对双稳态阈值的影响,并作了数值模拟.红移是研究双稳态阈值首先要考虑的问题.     

缺陷层厚度对1维光子晶体孪生缺陷模的影响

为了研究由1维特定掺杂光子晶体生成的孪生缺陷模与缺陷层厚度的关系,采用特征矩阵的方法进行了理论分析。结果表明,当整体改变这种缺陷层厚度时,孪生缺陷模低频和高频模位置的变化情况各不相同;当仅改变缺陷层的正折射率材料的厚度时,随着厚度增加,孪生缺陷模红移;当仅改变缺陷层负折射率材料的厚度时,随着厚度增加,缺陷模蓝移;并且孪生缺陷模透射率的变化也很复杂。这一结果为设计有特殊用途的光子晶体器件提供了理论依据。     

非线性微腔的光学双稳态

基于F-P腔理论,通过引入有效折射率概念,研究了非线性微腔的光学双稳态,给出了相应的解析表达式。理论曲线与其它文献的数值模拟结果相吻合。研究表明,系统要产生双稳态现象,必须对入射光预置一定的偏移量。若介质是聚焦型Kerr介质,入射光波必须红移;反之则蓝移。临界的偏移量是腔共振模线宽的0.866倍。     

基于Berreman矩阵研究一维掺有各向异性材料缺陷的光子晶体偏振特性

为了研究具有各向异性材料缺陷层的光子晶体禁带特性,构造了具有各向异性材料缺陷层（AB）10F（BA）10 型一维光子晶体,利用Berreman 传输矩阵进行了数值计算。研究发现,随着缺陷层F 厚度d的增加,在700~1 000 nm 禁带中出现的两个缺陷模发生红移,缺陷模透射系数呈阶段性变化。改变缺陷层内单轴晶体方位角 ,X偏振光产生的缺陷模往长波方向移动,透射系数在一定波长范围内规律变化,而Y偏振光产生的缺陷模始终不变。另方位角在0~90范围内变化,则该禁带内产生新的缺陷模。缺陷模的这些特征对全方位过滤器的设计有一定价值。     

含色散负折射率缺陷一维Sinc函数型光子晶体的光学传输特性

应用传输矩阵法对含色散负折射率缺陷一维sinc函数型光子晶体的光学传输特性进行了研究。结果表明:含色散负折射率缺陷的sinc函数型光子晶体比含同样缺陷的余弦函数型光子晶体具有更宽阔的光子禁带;该光子晶体的禁带宽度随着介质层折射率nB(0)、nA(0)或半周期厚度的增大迅速收缩变窄,缺陷模消失;当光波入射角增大时,禁带宽度变宽,缺陷模与禁带一起红移;计算还发现该禁带结构对色散负折射率缺陷层的位置变动十分敏感;但是,缺陷层厚度的变化不会改变禁带的位置和宽度,此时缺陷模会随着缺陷层厚度的增大向着禁带中心移动。这些结论对一维函数型光子晶体的设计具有重要参考意义。     

准周期结构一维光子晶体的缺陷模研究

利用传输矩阵方法,研究了光波在包含掺杂缺陷和替代缺陷的厚度渐变准周期结构一维光子晶体中的传播规律.研究结果表明,类似于传统的周期结构一维光子晶体,在准周期结构光子晶体引入缺陷,光子晶体禁带中也产生了缺陷模,并且两种缺陷所引起的缺陷模的性质基本一致;缺陷模的出现使带隙有了一定程度的加宽,而缺陷模的位置和强度与缺陷层所处的位置和缺陷层的光学厚度有关;随着缺陷层光学厚度的增大,缺陷模向长波方向移动.     

含负折射率介质布拉格微腔的缺陷模

研究了由正和负两种折射率介质交替排列构成的一维光子晶体布拉格微腔的透射谱和缺陷模性质,并将传输矩阵各矩阵元在中心频率附近采用泰勒展开并取一级近似,得到了中心频率附近缺陷模的透射率公式和品质因子公式。研究结果表明:一级近似法能很好地解释由于缺陷层厚度变化而引起的中心频率附近缺陷模频率变化的规律,缺陷模品质因子公式与数值计算结果十分吻合;处于中心频率处的缺陷模具有较高的品质因子,增大缺陷层厚度和布拉格镜周期数可提高缺陷模的品质因子。     

Bragg微腔中非线性介质相位共轭波的增强效应

研究了由一维光子晶体构成的Bragg微腔（AB）^N（D）^2（BA）^N中三阶非线性光学介质（NLM）产生的相位共轭波的增强效应。当入射光波与Bragg腔模满足共振条件时,推导了其相位共轭波的增强因子。Bragg微腔中的三阶NLM产生的相位共轭波相对于该介质裸露时产生的相位共轭波具有明显增强,这主要是Bragg微腔对入射泵浦光产生了较大的共轭增强作用。理论分析和数值计算结果还表明,当入射光波与Bragg腔模满足共振条件且周期数N较大时,该结构可等效于由Bragg反射镜组成的Fabry-Perot（F-P）腔。     

Enhancement effect of phase-conjugate waves of third order nonlinear medium in the Bragg microcavity

It is desiredthat the photon mode could be controlledby using photonic crystal ,such as threshold-less laserdevices[1].The key problemin fabricating photonic de-vices is howtointroduce a defect state[2]into a photoniccrystal ,nevertheless it is difficult …     

含缺陷态的非线性介质材料的光子晶体的双稳态特性

文章报道了在具有缺陷态的二维非线性介质材料的光子晶体中光的传播特征 ,光子晶体是含有多单元层的简单和复杂周期的介质结构。事实上 ,我们感兴趣的主要是缺陷模式的传播和局域的光强的增强因素。用转移矩阵方法 ,我们计算了光子晶体的电磁场波的传播 ;从而获得局域光的增强效应 ;这种方法计算了有限厚度材料的传播特性 ,数字结果表明非线性介质材料的缺陷结构的光传播能引起输入的光强度的改变 ;这种改变表现出双稳态特征 ;对于简单和复杂的光子晶体 ,假设输入的光强度是稳定的 ;这种双稳态特征就容易出现 ;对于复杂结构的光子晶体 ,则便显出复杂的特征。总的传输量是大的情况 ,双稳态也会出现。另外 ,缺陷介质的饱和吸收系数 ,折射率比值及介质层数值确定了双稳特性的可见性     

光子晶体Bragg镜的相移特性及腔模研究

研究了光子晶体Bragg镜的反射相移及透射相移，发现随着入射光频率的增大，相位均在增大。在中心频率附近反射相移和透射相移都与频率成线性关系。利用泰勒展开式的一级近似，得到了中心频率附近反射相移和透射相移的一级近似解析解，它们能很好地描述相移的变化规律。利用相移特性研究了Bragg微腔的共振模随微腔厚度的频率变化特性，同时亦给出了中心频率附近共振模频率的一级近似解析解。     

Optical properties of a total-reflection-type one-dimensionalphotonic crystal

We produced an asymmetric Fabry-Perot microcavity using total reflection, and its optical properties were investigated. The structure is considered to be a total-reflection-type 1-D photonic crystal. An electric-field enhancement of incident light in a defect layer installed inside the photonic crystal was observed by fluorescence emission from dye molecules doped into the defect layer division. We confirmed that the incident light intensity was strengthened by about 63 times in the defect layer     

1维石墨烯光子晶体的电磁吸收特性

为了研究1维石墨烯光子晶体在可见光波段的吸收特性,采用传输矩阵的方法进行了理论分析和数值仿真,得到了1维石墨烯吸收特性与石墨烯层数、缺陷层介质厚度、电磁波模式有关的结果。结果表明,增加石墨烯层数时,对波长为556nm左右的绿光的吸收作用明显增强;缺陷层介质厚度增加时会引起吸收峰的增加;在TE模式下,入射角对石墨烯光子晶体吸收特性影响较小。该研究结果为1维石墨烯光子晶体吸收器的设计提供了理论依据。     

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。     

Effect of oblique incidence on bistability of nonlinear microcavity

Based on the nonlinear medium transfer theory, optical bistability of nonlinear microcavity is investigated at oblique incidence. It is found that the critical frequency of incident light inducing bistability phenomenon is related to the polarization and incident angle. The critical frequency increases with the incident angle. Increasing the incident angle can make bistability happen easier for focusing Kerr medium, but will hinder bistability for defocusing Kerr medium. The bistability switch threshold of TE mode is significantly lower than that of TM mode at a large incident angle.     

掺杂非线性吸收介质的光子晶体的双稳态特性

从光子晶体的传输矩阵理论出发，推导了掺杂饱和吸收非线性介质的光子晶体的缺陷模的透射率，以及缺陷层中局域光的增强因子。计算表明，基于非线性介质透过率的感应变化和透过率的正反馈作用，掺杂非线性吸收介质的一维光子晶体具有双稳态特性；实现双稳态所需的入射光强阈值决定于光子晶体的折射率参数、掺杂介质的饱和吸收光强，并随光子晶体的周期数N的增大而指数减小。