液晶缺陷光子晶体滤波器的光学特性

以平行向列相液晶作为缺陷层设计了一种可调谐光子晶体滤波器。采用4×4矩阵方法,对其光学特性和本征偏振态进行了理论分析。结果表明,电压较低时,存在两种本征透射模式,具有偏振敏感性,通过轴向旋转光子晶体滤波器,可以选择偏振光透射模式;随电压升高,两透射模式对应的波长趋于一致,发生模式混合,偏振敏感性消失。光子晶体带隙位置和宽度随电压变化不明显,滤波器可调谐范围可达87 nm。透射峰的位置和个数对缺陷层的厚度较为敏感。     

基于铁电液晶电控双折射的调谐滤波器的研究

将铁电液晶作为缺陷层引入一维光子晶体中,基于液晶的电控双折射,形成快速窄带调谐滤波器.用传输矩阵法研究了铁电液晶缺陷光子晶体的可调谐滤波特性,计算了电场对滤波器透射峰的位置、强度、个数和带宽的影响,结果表明该滤波器呈现良好的滤波功能.     

级联光子晶体Mach-Zehnder干涉仪的可调谐滤波特性

基于液晶的电控双折射特性和光子晶体自准直特性,在二维光子晶体引入复合缺陷提出一种可调谐Mach-Zehnder 干涉(MZI)滤波器结构,应用液晶系统的自由能理论,推导了外加电压与液晶有效折射率的关系,并结合MZI 相位调制原理和光子晶体等效折射率理论,得到液晶的电控双折射特性与MZI 滤波器的输出光谱间的数学关系,运用时域有限差分法(FDTD)对滤波器的输出进行仿真模拟,并根据仿真结果对结构进行一级级联的优化设计。结果表明:通过控制外加电压的大小可以改变输出端的透射波长,达到可调谐滤波的效果,并且一级级联后的滤波效果比级联前有很大的改善,滤波的半波带宽从20 nm 减小为7 nm,可调谐范围从15 nm 增大为40 nm,因此可以通过进一步级联的方式使滤波器结构更加的优化,以便运用到光波分复用系统中。     

复周期结构光子晶体波长可调谐滤波器的研究

提出一种新型的光子晶体波长可调滤波器,其结构是以液晶作为缺陷物质,引入到由三种折射率不同的介质周期排列构成的一维光子晶体中去.运用传输矩阵法和液晶的琼斯矩阵得出了晶体的光谱透过率公式,综合分析了液晶的双折射性、液晶厚度、复周期光子晶体周期数及相邻介质厚度增量等参数对波长可调谐滤波器的滤波性能的影响.结果表明,所设计的光可调滤波器的中心波长可随缺陷层相邻介质厚度增量在1550 nm、1330nm等位置灵活可调,且具有30nm以上的调谐范围.     

一维光子晶体波长可调谐滤波器

介绍了一种将液晶作为缺陷引入到一维光子晶体结构中,实现波长可调谐的滤波器.通过对光子晶体的滤波特性的分析清晰地说明这种光可调谐滤波器的原理和可行性.同时选用手征近晶型液晶,利用电压对这种液晶折射率的调制快于向列液晶的特性,得到符合现在光通信网要求的体积小、阻带区对透光抑制力强、损耗低和开关速度快的可调滤波器.最后,对滤波结构中的重要参数进行了探讨.     

可调一维光子晶体的带隙特性

在有限周期的一维光子晶体中引入铁电液晶作为缺陷层.然后在液晶层两侧加上外电场,调节外电场的电压大小,来改变铁电液晶分子取向,进而影响一维光子晶体的能带结构.用传输矩阵法对一维光子晶体的能带结构及其液晶缺陷对能带结构的影响进行了研究,发现铁电液晶缺陷在外界电压的作用下对光子晶体的能带结构有十分明显的影响.用计算机语言Matlab进行了数值模拟,对得到的结果进行了理论分析.     

二维液晶光子晶体滤波器的可行性分析

分析了二维液晶光子晶体和二维光子晶体的“光子带隙”,给出了利用其带隙结构随旋转角的改变而变化的特性来制作可调谐滤波器的设计方法。     

多通道可调谐1.55μm光子晶体滤波器

建立了（AB）N型一维光子晶体结构多通道可调谐滤波器模型,其中A层是砷化镓（GaAs）材料,B层是由掺铝的氧化锌层和氧化锌层（AZO/ZnO）交替排列构成的具有人工周期结构的各项异性材料。根据电磁波的传输矩阵理论,推导了光子晶体的透射率公式。数值模拟表明:此结构光子晶体透射中心波长是1.55 m,对应于光子通带;透射峰的数量由光子晶体的周期N决定;B层中填充因子h从2/3增加到11/12,峰值波长蓝移且移动范围超过200 nm;A和B层厚度增加,透射峰中心波长发生红移;而入射角度的增加将使透射峰中心波长蓝移;在各参数的调控范围内,光子晶体均保持较高的透射率不变。这些现象为光通信波段多通道可调谐高性能滤波器的设计提供了理论参考。     

两端镜像对称缺陷三元光子晶体的特性研究

运用光学传输矩阵理论,研究了两端镜像对称缺陷层一维三元光子晶体的光传输特性,并比较了一维三元光子晶体与一维二元光子晶体的禁带特性.数值模拟结果得出:一维三元光子晶体的禁带明显宽于二元光子晶体;且在三元光子晶体两端加相同缺陷层后,禁带展宽的同时出现了多个窄的透射峰.考察了影响透射峰的主要因素,缺陷层的折射率越大,透射峰越尖锐;缺陷层的光学厚度在500 nm到800 nm范围内,缺陷层的光学厚度越大,透射峰越尖锐,且向长波方向移动;光子晶体的周期数越大,透射峰越尖锐,且透射峰的个数增加.这种结构可用来实现多通道窄带滤波器,通过调节各个参数可得到所需要的波长以及通道数目的窄带滤波器.     

含超材料AZO/ZnO光子晶体近红外滤波特性的研究

基于电磁波的传输矩阵理论,对一维光子晶体在近 红外波段0.85－2.30 μm滤波特性进行了分析研究。由MoS₂和半导体超材料AZO/ZnO构成(AB)N型光子晶体,其中AZO/Zn O是掺铝氧化锌层和氧化锌层交替形成的具有人 工周期结构的各项异性材料,在部分近红外波段具有负的折射率。数值分析表明:此结构光 子晶体在0.85－2.30 μm波 段具有四个光子通带;带隙随B层中填充因子h的增大发生蓝移;光子晶体透射 峰的数量由光子晶体周期N决定, 即周期为N时,每个通带透射峰的数量为N－1;通过改变膜层厚 度能实现对透射波长的调控,如增加A层或B层厚 度,透射波中心波长发生红移;而光波入射角度的增加将使透射波中心波长发生蓝移。由超 材料AZO/ZnO构成的光 子晶体的滤波特性为光通信波段多通道可调谐高性能滤波器的设计提供理论参考。     

Electronic tunability of ferroelectric liquid crystal infiltrated photonic crystal fibre

The electronic tunability of ferroelectric liquid crystal filled photonic crystal fibres is demonstrated for the first time. The tunability is obtained in the wavelength range of 1500-1600-nm, with a free spectral range of-20-nm. The electronic tunability is achieved by applying an electric field onto the infiltrated photonic crystal fibre which facilitates the photonic bandgap tuning owing to the microsecond-order switching speeds of ferroelectric liquid crystals. The polarised transmission spectrum shows the behaviour of a tunable notch filter with a change in applied voltage. The results obtained could pave the way for the fabrication of fast tunable all-in-fibre devices in the telecom wavelength range.     

温度对铁电液晶电调谐滤波特性影响的研究

在改变外加电场实现铁电液晶电调谐滤波中,由于铁电液晶的螺距和自发极化强度对温度变化很敏感,从而为铁电液晶电调谐滤波器的应用和准确度的提高带来了困难。从铁电液晶的螺距和自发极化强度与温度的关系出发,讨论了温度对铁电液晶双折射的影响,给出了铁电液晶电调谐滤波器的透射率随温度变化的关系式,并进行了数值计算。结果表明,温度升高时,透射率和带宽增大,透射峰波长向短波长方向移动,温度变化对铁电液晶电调滤波特性的影响远小于电场变化的影响。     

Polarization sensitive performance of one dimensional photonic crystal filters with a liquid crystal layer

A tunable photonic crystal (PC) filter is proposed with the twisted nematic (TN) liquid crystal (LC) as a defect layer. The polarization sensitive performance and the eigenmodes are analyzed. The results show that there are two kinds of transmission modes, namely o and e, when the voltage is low. The different modes can be selected by rotating the filter axially. The e mode shifts toward the shorter wavelength side as the applied voltage increases. Then the peaks of two modes merge into each other and the polarization sensitive performance disappears. The photonic band gap is insensitive to the voltage. The tunable range of the filter is 53 nm.     

液体介质三维光子晶体禁带可调性能研究

研究了宽频折射率可调液体介质在三维光子晶体上的应用。设计了完美结构的液体光子晶体,采用 平面波展开法和有限时域差分法研究了液体介质的介电常数对光子晶体带隙的影响规律;采用光固化快速成型技 术制造了完美结构光子晶体模型,通过灌注不同介电常数的液体介质,发现液体光子晶体的电磁带隙频率随液体媒 介介电常数的升高而向低频移动,其禁带相比于传统液晶可调光子晶体有所拓宽。     

红外波段液晶电调谐滤波器

将液晶作为内腔物质的电调谐滤波器，测量了在红外波段不同条件下的透射特性，给出了大约１００ｎｍ的可调谐范围和约４０ｎｍ的自由光谱区，通过对透射谱的测定和计算得到了液晶折射率随驱动电压的变化曲线。     

带有环形谐振器的T形光子晶体滤波器

提出了一种带有环形谐振器的T形光子晶体滤波器,利用时域有限差分法研究了滤波器传输特性,分析了光子晶体结构参数对其传输特性影响。结果表明：该结构具有可调性开关波长、传输率高及频带宽的特点,在光子晶体集成制作、光通信器件制作等方面具有潜在的应用价值。     

液晶调谐滤光片研究

本文报道了选用BL－009和E70两种液晶材料,利用其电光效应研制调谐滤光片的工作。实验结果表明这种滤光片具有调谐电压低、透射比高及调谐范围大等优点。     

Tunable polarisation-maintaining filter based on liquid crystal photonic bandgap fibre

A tunable and polarisation-maintaining all-in-fibre filter based on a liquid crystal photonic bandgap fibre is demonstrated. Its polarisation extinction ratio reaches 14 dB at 1550 nm wavelength. Its spectral tunability range spans over 250 nm in the temperature range 30?708C. The measured transmission spectrum is compared with that obtained through finite element simulations.