一类慢变周期结构光子晶体的能带特性研究

本文改造了一种周期厚度保持不变，但相邻周期内部高低折射率区的厚度发生缓慢变化的变周期结构的光子晶体，并对其光子能带特性进行了分析。研究发现，本文所提出的两端带有慢变结构的光子晶体能够有效地拓宽光子能带带隙，与均匀结构相比，拓宽率可以达到200%以上。     

复周期结构光子晶体的禁带特性

为了研究1维复周期全息光子晶体中的禁带特性,采用传输矩阵法进行了理论分析,计算了不同波长制作而成的1维复周期结构全息光子晶体的禁带.结果表明,复周期的禁带等效于两个分周期单独存在时的禁带叠加;当满足一定条件时,复周期的禁带可以实现展宽,展宽后禁带的位置是制作光波单独存在时两个禁带位置的平均值.     

复周期光子晶体的理想多通道滤波特性

利用光学传输矩阵法，引入理想因子，研究了3单元复周期结构光子晶体存在理想多通道滤波特性的参数条件。研究发现，其它参数固定时，晶体的高低折射率介质光学厚度比值离1越远，则多通道滤波特性越理想；波的入射角越大，则多通道滤波特性越理想；在适当的参数条件下，可以获得非常理想的多通道滤波特性，对应的理想因子值在10^-4以下。     

基本周期对一维复周期光子晶体禁带的影响

利用由传输矩阵法得到的一维光子晶体的反射率计算公式,针对具体的一维复周期全息光子晶体的周期结构,计算了光学厚度的改变以及折射率调制周期的改变对光子禁带结构的影响。结果表明,随着光学厚度对比的增大,禁带宽度增大,禁带中心的位置移向长波;随着折射率调制周期参数对比的变化,出现了两个禁带,随着折射率调制周期参数对比的增大,两个禁带之间距离增大,禁带分别移向短波和长波处,短波处禁带宽度减小。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过改变光子晶体基本周期结构的参数来实现对光子带隙的控制。     

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。     

光子晶体光纤的能带结构计算

光子晶体光纤具有传输距离长、通信容量大以及可适用的激光波长多等优点,是光纤通信理想的传输介质。简要介绍了光子晶体光纤(PCF)的结构特征、研究光子晶体光纤的多种理论方法。并对时域有限差分方法给出了较详细的描述,得出了时域离散化的麦克斯韦旋度方程。基于上述理论方法,编制了计算机程序对六角晶格结构的光子晶体光纤的能带结构进行了计算,给出了六角晶格结构的光子晶体光纤的能带结构计算结果,与其他研究者报道的结果吻合。     

一维复周期全息光子晶体禁带研究

利用传输矩阵法对折射率渐变的一维复周期全息光子晶体的带隙结构进行了数值计算,分析了针对记录材料重铬酸盐明胶,在这种光折变介质中存在光子带隙,继而讨论了折射率、折射率调制度、以及介质厚度对光子带隙的影响.通过计算发现,在制作光线正入射时,折射率和折射率调制的改变不影响禁带位置,禁带宽度随着所使用的记录介质折射率的增加而减...     

一维全息光子晶体基本周期对光子禁带的影响

利用由传输矩阵法得到的一维光子晶体的反射率计算公式,针对具体的一维全息光子晶体周期结构,计算了折射率调制周期的改变以及光学厚度的改变对光子禁带结构的影响．结果表明：随着折射率调制周期参数的增大,禁带宽度减小,禁带中心的位置移向短波;随着光学厚度的增大,禁带宽度增大,禁带中心的位置移向长波．在设计光子晶体时,可以根据需要,通过改变光子晶体基本周期结构的参数来实现对光子带隙的控制．     

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。     

方形螺旋光子晶体的能带结构研究

介电常数在三维空间成周期性分布的三维光子晶体因具有全光子带隙而具有重要的应用价值。一种由方形螺旋周期性排列而成光子晶体不仅具有稳定的宽光子带隙,并且可以通过一种基于物理气相沉积的倾斜角沉积法经一步制备完成而具有自组装制备的优势。本文通过数值计算对方形螺旋光子晶体进行能带计算与优化,得到了一种宽带隙方形螺旋结构,并且研究了占空比与带隙宽度的统计分布,讨论了螺旋结构方位角对带隙宽度的影响。     

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。     

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。     

二维Kagome格子光子晶体禁带的数值模拟

采用平面波展开法模拟计算了由空气背景中的介质柱构成的二维Kagome格子光子晶体的能带结构，得到了使完全光子禁带最大化的结构参量．计算结果表明：由圆形、正六边形和正四边形三种不同形状锗介质柱构成的Kagome格子光子晶体都出现了完全光子禁带，最大禁带分别为△=0．014(ωa／2πc)、△=0．013(ωa／2πc)、△=0．011(ωa／2πc)．发现由圆形和正六边形两种介质柱构成的Kagome格子光子晶体在填充比连续变化的较大的范围内都有宽度较为稳定的完全禁带，且它们具有非常相似的能带结构．     

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。     

平面型紧凑微波光子晶体研究

为了提高微波光子晶体尺寸的紧凑性,根据其带隙结构的局域谐振原理和等效电路分析模型,对传统的UCEBG结构进行了改进,提出了一种新型EBG结构.该结构通过引入弯曲折线延长了电流长度,增大了等效电感效应,同时采用了更长的边缘耦合,延长了等效磁流,增强了等效电容效应.实验结果表明,新结构能够产生频率带隙,其带隙中心频率比传统的UCEBG结构低36.5%,且相对带宽保持不变,达到了实现紧凑UC-EBG结构的目的.     

双缺陷光子晶体禁带结构特性研究

用特征矩阵法研究了带有双缺陷的一维光子晶体的禁带结构特性。由于两缺陷间存在相互作用,其禁带结构的性质受到两缺陷间隔光学厚度及缺陷层折射率的影响。定义了描述两缺陷间相互作用强弱的关联系数,进而分析了关联系数与两缺陷层间相隔光学厚度及缺陷层折射率的关系。通过数值计算和计算机模拟,确定了光子晶体结构的特征间隔光学厚度。     

准晶光子晶体特性及应用

准晶光子晶体具有产生完全带隙的折射率阈值低、光子带隙与入射方向无关、产生局域态无需缺陷等优于周期性光子晶体的性能,使其成为光子带隙材料和负折射率材料等的优秀候选对象,具有广阔的应用前景。对近年来准晶光子晶体的研究进展进行综述,主要包括准晶光子晶体的结构、特点以及在应用方面的研究进展和前景。     

ZnO光子晶体的制备及其光子带隙特性研究

利用重力场下的自组装,将单分散的ZnO胶体颗粒悬浮液自组装为三维光子晶体.通过扫描电镜图谱、透射光谱对制得的ZnO光子晶体进行了表征.结果表明,这种方法可得到排列有序的光子晶体,并且改变反应条件可以控制ZnO胶体球的尺寸.制得的样品有较宽的光子禁带,且禁带波长位置随胶体球粒径的减小和前处理温度的降低而蓝移.当入射光角度逐渐增大时,禁带中心位置有规律地向短波长方向移动.