入射角对光子晶体杂质模的调制

运用光在分层介质中传播的特征矩阵方法,通过数值计算,研究了掺杂一维光子晶体中光子禁带及杂质模的特性随不同偏振光及入射角的变化。研究结果表明,杂质模的中心波长及整个光子禁带随入射角的增加逐渐向短波方向移动,P偏振光和S偏振光的杂质模的移动情况基本一致。但是,禁带宽度、杂质模的带宽及Q值随着入射角的增加有明显变化。P偏振光的禁带宽度随入射角增加逐渐减少,而S偏振光的禁带宽度随入射角增加先不变后增加。P偏振光的杂质模的带宽先随入射角增大逐渐增宽,入射角大于67°之后又逐渐减小,而S偏振光的杂质模的带宽随入射角增加先减小然后略有增加,Q值也发生相应变化。     

SiO2/TiO2多层膜结构一维光子晶体光子禁带研究

制作了SiO2/TiO2多层膜结构一维光子晶体,研究了其光子禁带特性.通过测量红外透射谱,分析了入射线偏振方向、入射角度以及引入缺陷层对光子禁带的影响.随着入射角度的增大,在TE模式和TM模式线偏振光下,光子禁带边沿产生蓝移现象.引入TEB30A型向列相液晶缺陷后,光子禁带中在波长约为l810nm(TE模式)和182l...     

一维掺杂光子晶体的缺陷模和偏振特性研究

利用特征矩阵法研究了两种偏振光通过一维掺杂光子晶体的缺陷模特征和偏振特性,结果表明:S偏振光的缺陷模对应的入射角随着入射波长的增大而增大,而P偏振光的缺陷模对应的入射角却随着入射波长的增大而减小;P偏振光存在明显的"广义布儒斯特角"对应的允许带,其"广义布儒斯特角"随着入射波长的增大而减小,S偏振光不存在"广义布儒斯特角".     

采用平面波展开法研究一维全息光子晶体的禁带

为了研究一维全息光子晶体的禁带性质,采用平面波展开法做了相关计算,得到了一维全息光子晶体的禁带会受到入射光角度改变以及不同偏振特性影响的结论.在制作光束正入射时,介质中会产生完全禁带.当制作光束斜入射到介质表面上时,禁带不再是完全带隙:随着制作光束照射到介质表面的入射角增大,禁带位置移向高频区域.这一结果与用传输矩阵法计算得到的结果一致.并计算了不同偏振态下禁带宽度随入射角变化的关系:对于S偏振光.禁带宽度随着入射光角度的增加而变大,对于P偏振光,禁带宽度随着入射光角度的增加而减小.为开展下一步的实验工作提供了理论依据.     

入射角和杂质吸收对一维光子晶体反射镜的影响

利用复折射率的方法和膜系设计软件TFcalc分别研究了入射角和杂质吸收对一维光子晶体反射镜反射谱和透射谱的影响.结果表明:随着入射角的增大,一维光子晶体反射镜的禁带中心位置蓝移,禁带宽度减小.入射角小于60°时,带隙势阱深度几乎不变,大于60°后带隙势阱深度变化较大.当入射角无限接近90°时,P偏振光的带隙几乎消失,S偏振光的带隙几乎保留.杂质吸收对于一维光子晶体的反射谱和透射谱显著影响时的临界消光系数值分别是0.001和0.0003.高折射率介质层的杂质吸收对光谱的影响较小.     

一维缺陷光子晶体多个禁带中的窄带缺陷模

用特征矩阵法研究了一维缺陷光子晶体的透射谱。结果发现:在一维缺陷光子晶体的透射谱中的多个禁带内都有窄带缺陷模,窄带缺陷模的波长越大,其宽度越大;当入射角增大后,波长越长的窄带缺陷模的强度变化越小,位置向短波方向移动越多,且S偏振光与P偏振光的窄带缺陷模的分离越大;增大一维缺陷光子晶体中周期性介质的厚度,窄带缺陷模的波长和移动的范围都增大。本研究对一维缺陷光子晶体的窄带缺陷模的选择使用具有重要意义。     

一维光子晶体结构对反射光相位的影响

运用光在介质中传播的特征矩阵方法，通过数值计算，研究了一维光子晶体结构对光子禁带的反射光相位的影响。研究结果表明，光在光子禁带的反射率对于不同的入射角均近似为1；反射光的相位随入射角而变化，对于不同结构的一维光子晶体，反射光相位的变化不同，并且S偏振光和P偏振光的反射光相位的变化亦不相同；通过改变光子晶体的结构参数可以实现对反射光相位的调制。     

窄带缺陷模在入射角缓慢变化中的变化规律

用特征矩阵法研究了窄带缺陷模在入射角缓慢变化中的变化规律.结果表明:随着入射角的缓慢增大, 可以使s(或p)偏振光的缺陷模的强度由小变大,再由大变小,缺陷模的波长稍微变短,然后重复前边的变化过程.随着入射角的增大,s偏振光的缺陷模的变化要比而p偏振光的缺陷模的变化快.在一定的入射角下,很小的入射角的变化,就可以改变缺陷模的偏振性.     

聚合物分散液晶透明投影屏幕成像原理研究

对施加电场时呈透明态(ON态)的聚合物分散液晶(PDLC)膜用作透明投影屏幕的原理给出定性与定量的描述和分析。在PDLC-ON态测试样品的透光率随入射角变化曲线,发现S偏振光透光率不受PDLC膜的影响,P偏振光透光率随入射角变化受PDLC膜的影响衰减严重,发生散射。建立了P偏振光透光率随入射角度变化物理模型,给出了P偏振光的透光率的表达式。模拟计算得出理论曲线,与实验曲线相符合,进而解释了PDLC-ON态作为透明投影屏幕的成像原理。     

蓝宝石对532nm激光吸收率的实验测量

为了分析激光偏振化方向和激光入射角对激光吸收率、反射率和透过率的影响,采用量热法测量了蓝宝石对532nm线偏振光辐照下的反射率和透过率,并获得了相应的吸收率。比较实验中测得的反射率和理论计算值,发现两者变化趋势一致,证实了该试验方法的可行性。结果表明,垂直于入射面的反射率随入射角的增大而增大,平行于入射面的反射率则随入射角的增大逐渐减小,在入射角接近60时达到最小,然后急剧增大;在垂直和平行偏振光下,透过率均随着入射角增大而减小,吸收率则逐渐增大。该结果为激光加工蓝宝石时工艺参量的选择和优化提供了参考。     

周期层数及入射角对一维光子晶体带隙的影响

一维光子晶体基本周期的介质折射率取n2=1.5和n3=2.5,采用传输矩阵法,通过For-tran编程进行数值计算,分别得到了不同周期层数(N)及不同入射角度(θ1)下的一维光子晶体透射谱;从光子带隙频宽、带隙中心位置及带隙中心的透射率值等方面,分析并讨论了周期层数及入射角对一维光子晶体带隙特性的影响。结果表明,随着N值的增加,带隙中心的透射率值迅速减小,当N增至16层时,一维光子晶体基本形成;此外,在0°～85°内,随着入射角度的增加,带隙低频值向左移动,高频值向右移动,带隙宽度呈增加的趋势,入射角不影响光子带隙的中心位置。     

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.     

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。     

准周期光子的透射率对不同偏振态的波长和角度响应

利用传输矩阵法,计算了含左手材料的一维准周期光子晶体的透射率对P和S两个偏振态的波长和角度响应.结果表明:当入射角θ≤10°时,透射率对P和S两个偏振态的波长响应完全一致;而入射角较大时,上述响应有明显的差异,入射角越大,差异越明显.在5种单色光的入射下,其透射率对两个偏振态的角度响应,在入射角θ较小和较大的两个角区间内基本一致,且入射光波长越短,响应相同的区间越大.     

光子晶体缺陷模的偏振特性研究

为了了解光波在一维光子晶体的传输特性,利用传输矩阵方法进行了数值模拟,并研究了缺陷层厚度对缺陷模偏振特性的影响.结果表明,入射角的变化对光子晶体的禁带及缺陷模影响较大,它们都随入射角的增大向高频(短波)方向移动,s偏振的禁带宽度逐渐增宽而p偏振的禁带宽度变化不明显,p偏振的缺陷模频移较s偏振的稍大.随着入射角的增大,s偏振的缺陷模越来越细、品质因子逐渐增大,而p偏振的缺陷模变化趋势则刚好相反.     

含正负介质光子晶体在角度入射情况下的带隙结构变化

采用传输矩阵法研究了在角度入射情况下由PIM/NIM组成的一维光子晶体的透射谱,得到其带隙结构的变化规律:光子晶体的带隙结构会随着入射角的改变而改变,尤其对于色散的NIM与PIM组成的一维光子晶体,在nN≈0附近会产生一个新的带隙,新带隙的中心位置保持不变,但宽度会随着入射角的增大而变宽;第一级Bragg隙的中心位置和隙宽也随着入射角的变化而变化,这为二次谐波效应实现完全相位匹配创造了条件.     

一种基于光子晶体的中远红外双波段兼容伪装材料

光子晶体作为一种新型人工结构功能材料,基于其光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。选择红外波段透明的薄膜材料A、B,设计出在中远红外波段具有高反射禁带的光子晶体,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了反射光谱。通过构造异质结构光子晶体,实现了光子带隙的展宽,该结构光子晶体基本上实现了中远红外双波段的高反射,在2.94~5.06μm和7.66~11.98μm波段的光谱反射率接近为1;在2.91~5.12μm和7.62~12.29μm波段的光谱反射率大于95%,较好地满足了中远红外双波段兼容伪装的要求。倾斜入射时光子晶体的TM波和TE波的反射光谱是不同的,随着入射角度的增加,TM波的带隙逐渐变窄,而TE波的带隙逐渐变宽。     

二次元多周期1维光子晶体带隙的实质

为了讨论1维光子晶体带隙的本质, 利用传输特征矩阵法分析了二次元多周期1维光子晶体的反射率, 并推导出等效折射率实部的表达式。以氟化镁(MgF₂)和硫化锌(ZnS)构成的二次元多周期的1维光子晶体为例, 进行了数值计算, 绘制了反射率及等效折射率实部的曲线, 并进行了分析。结果表明, 反射率为1.0的波长区间与等效折射率实部为零的波长区间相同; 对于带隙范围内的光波而言, 1维光子晶体的等效折射率的实部等于或趋近于零时, 1维光子晶体是虚等效折射率材料。该研究对二次元多周期1维光子晶体的研究是有帮助的。     

三层单负材料为周期单元对称型一维光子晶体的频率特性

应用传输矩阵法研究了以三层单负材料为周期单元对称型一维光子晶体(ABC)M(CBA)M。结果表明,其带隙结构对入射角的敏感程度与光波的偏振性有关,TE波的高频通带会随着入射角的增大向中心频率移动,而TM波的带隙结构对入射角的变化不敏感。研究还发现各介质层厚度的变化对能带结构的影响规律不相同。当保持各介质层厚度比不变,成倍增大各介质层厚度,高、低频通带变窄并向中心频率移动,低频区通带首先消失。当改变各介质层厚度比时,若保持A、C层厚度不变,减小B层厚度,高、低频通带分别向两侧移动同时收缩变窄;若保持B层厚度不变,增大A、C层厚度,高、低频区通带同样变窄,低频区通带首先消失,带隙同样变宽。最后研究了该光子晶体的零有效相位带隙结构,发现其通带随晶格常数的增大逐渐向中心频率移动同时收缩变窄,这一特性可以用来设计单通道窄带零有效相位延迟滤波器。