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。     

含各向异性特异材料的一维光子晶体的传输特性

利用传输矩阵方法研究了含各向异性特异材料的一维光子晶体的电磁传输性质.结果表明,光子晶体具有全向的零平均折射率带隙.这种全向带隙几乎不受晶格尺度、波的极化方向和入射角的影响.当一缺陷引入到光子晶体中时,会有电磁缺陷模出现.零平均折射率带隙中的缺陷模与普通Bragg带隙中的缺陷模不同,几乎不受晶格尺度、波的极化方向和入射角的影响.这一性质将在全向反射镜或滤波器中具有潜在的应用价值.     

波在不同色散特异介质一维光子晶体中的传播

对由两种不同色散模型的负折射特异介质构成的光子晶体,利用传输矩阵法研究了微波段的电磁波在其中传播特性.两种特异介质均为双负,TE波和TM波以相同的角度入射,有相同的带隙结构,且带隙结构对入射角不敏感.其中一种特异介质为电单负,而另一种特异介质为双负时,光子带隙对TE波的禁带随入射角的增大而展宽;而当入射角大于0.5 rad,TM波的禁带不再改变.结果表明,该结构的光子晶体带隙在某些频率内具有全向反射特性.     

一维光子晶体MgF2/CdSe及其缺陷结构的反射性质

将MgF2/CdSe构建一维光子晶体,引入了缺陷层Ta2O5,利用传输矩阵法,分别分析了电磁波在三种结构中的带隙结构,探明了各种参量对带隙的影响。计算结果表明：MgF2/CdSe一维光子晶体结构在可见光波段具有良好的反射性质,缺陷Ta2O5的引入能够达到增加其带隙,得到缺陷模的目的,并且通过调节入射角和结构参量,能够控制缺陷模的位置,有望制成可见光波段的滤波器。     

一维光子晶体的偏振特性研究

本文采用光子晶体带隙结构计算的Pendry理论研究了一维光子晶体的偏振特性,由Pendry理论导出的传输矩阵法计算了TE模和TM模的透射谱,不同入射角时基频PBG(Photonic band gap)分布,固定入射角及入射光频率时透射率随介质a的填充率因子变化曲线.     

〔A（BC）〕^m结构光子晶体光纤传输特性

通过引入缺陷和色散介质方法,调控光子的运动状态,研究一种〔A（BC）〕m结构负折射率光子晶体的TE波和TM波的传输特性和色散特性,得到两种模的色散特性随入射角变化而变化规律,并且其带隙比普通光子晶体的大,而透射带要窄。通过运用传统计算电磁场与电磁波传播的FDTD方法及PML边界条件来仿真〔A（BC）〕m结构光子晶体光纤...     

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。     

光子晶体线缺陷波导中的慢光研究

研究了线缺陷光子晶体波导中的慢光现象。运用平面波展开法对线缺陷光子晶体波导结构进行了模拟计算,分析了填充因子作为敏感结构参量,其变化对色散性质和群速度的影响。发现光子晶体的填充因子决定了光子晶体带隙中导模的传输特性。随着填充因子的增加,光子晶体波导中的群速度先增大再减小。可以证明,通过改变光子晶体的填充因子,群速度可以达到0.01c以下。     

压缩六角格子[A(BC)]m结构光子晶体禁带特性

通过引入缺陷和色散介质方法,调控光子的运动状态,研究一种压缩[A(BC)]m结构负折射率光子晶体的TE波和TM波的传输特性和色散特性,研究发现两种模的禁带特性随入射角和色散介质折射率的变化而变化,并且其带隙比普通光子晶体的大,而透射带要窄,这为高品质低损耗的谐振腔、微波天线、透射光栅、光波导等新器件的研制提供理论依据.     

Omnidirectional Single-negative Gap and in Fibonacci Sequences Composed of Single-negative Materials

The band structures of Fibonacci sequence composed of single-negative materials are studied with a transfer matrix method. A new type of omnidirectional single-negative gaps is found in the Fibonacci sequence. In contrast to the Bragg gaps, such an omnidirectional single-negative gap is insensitive to the incident angles and polarization, and is invariant upon the change of the ratio of the thicknesses of two media. It is found that omnidirectional single-negative gap exists in the other Fibonacci sequence, and it is rather stable and independence of the structure sequence.     

基于单负材料的光子晶体异质结构全方位滤波器

用传输矩阵方法研究了由两种单负材料组成的光子晶体异质结构的透射性.结果表明,由于界面衰减模的耦合,在光子晶体异质结构的禁带中出现了一种特殊的隧穿模,该模的频率不随入射角的变化而变化,而且具有零相位延迟,这一特性可用来制作零相位延迟的全方位滤波器.而且,当材料存在耗散时,隧穿模的频率并不发生改变,改变的只是模的透射率.这将有助于滤波器的设计.     

三层单负材料为周期单元异质结构光子晶体的透射特性

应用传输矩阵法研究了以三层单负材料组成周期单元的异质结构光子晶体(ABA)M(CDC)N(ABA)M(CDC)N的光子禁带,相比于由两层单负材料构成的光子晶体(AB)M,具有更狭窄的通带,对结构周期数和入射角同样是不敏感。研究还发现,平均介电常数和平均磁导率均为零的该异质结构,其能带宽度随晶格常数的增大而逐渐变窄,这一特性可以用来设计单通道滤波器件,同时由于电磁波有效波矢量为零,利用这一特点可以设计零有效相位延迟滤波器。     

Angular tuning of defect modes spectra for one dimensional photonic crystal filters with a liquid crystal layer

A tunable photonic crystal filter with a twisted nematic liquid crystal layer is proposed. The defect modes spectra with varying incident angles are discussed in detail by 4×4 matrix method. The results show that the defect modes are mainly decided by the applied voltage when the incident angle is smaller than 8°. As the incident angle further increases, the band gap and the defect modes shift toward the shorter wavelength side, and the changes of the two modes are different. In the lower voltage range, the defect modes can be tuned not only by the applied voltage but also by the incident angle. In the higher voltage range, the defect modes can be further tuned by varying incident angle and the different modes can be separated from each other by a big incident angle.     

平面金属光子晶体波导宽度对导行模的影响

本文用频域有限差分法计算平面正方排列金属光子晶体的TM 模全域带隙图,结果表明当填充比大于0.11 是一 值时会出现多个禁带,适当的引入线缺陷可分别在这些带隙中引入缺陷模,形成光子晶体波导,光子晶体波导支持的电 磁波模式和通道宽度有着密切的关系,通过调节缺陷宽度可以实现单模传输并使单模传输带宽最大化。     

Porous Polymer Films with Gradient‐Refractive‐Index Structure for Broadband and Omnidirectional Antireflection Coatings

Porous polymer films that can be employed for broadband and omnidirectional antireflection coatings are successfully shown. These films form a gradient‐refractive‐index structure and are achieved by spin‐coating the solution of a polystyrene‐block‐poly(methyl methacrylate) (PS‐b‐PMMA)/PMMA blend onto an octadecyltrichlorosilane (OTS)‐modified glass substrate. Thus, a gradient distribution of PMMA domains in the vertical direction of the entire microphase‐separated film is obtained. After those PMMA domains are removed, a PS porous structure with an excellent gradient porosity ratio in the vertical direction of the film is formed. Glass substrates coated with such porous polymer film exhibit both broadband and omnidirectional antireflection properties because the refractive index increases gradually from the top to the bottom of the film. An excellent transmittance of >97% for both visible and near‐infrared (NIR) light is achieved in these gradient‐refractive‐index structures. When the incident angle is increased, the total transmittance for three different incident angles is improved dramatically. Meanwhile, the film possesses a color reproduction character in the visible light range.     

一维光子晶体非线性微腔的缺陷模和双稳态

为了了解一维光子晶体布喇格非线性微腔产生的缺陷模和双稳态特性,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了缺陷层厚度变化和布喇格镜准周期性对缺陷模和双稳态的影响。研究结果表明,缺陷层厚度增大和折射率递增时,均可使缺陷模向低频方向移动,即布喇格腔共振模红移,因此,只要较小的入射光强就可使腔共振模红移到入射光模而产生阈值较低的双稳态,数值计算与理论分析是一致的。这对光子晶体微腔的设计有一定的意义。     

Band structures, defect mode and field propagation characteristics in one-dimensional photonic crystals composed of single-negative materials

By using the transfer matrix, the band structures, defect mode and field propagation characteristics of one-dimensional photonic crystals composed of single-negative （SNG） material are studied. It is shown that this structure possesses a new type of photonic gap which is insensitive to the incident angle and the light polarizations, as well the change of scale length. When a normal dielectric defect layer is inserted, the defect mode is insensitive to the angle of incidence, but the electromagnetic field in the defect layer is strongly localized, and the number of the defect modes increases with the thickness of the defect layer.     

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.