波导层介质对二维光子晶体反射光谱的影响

构建了基底介质为SiO2、表面覆层介质为TiO2 的二维光子晶体,采用严格耦合波法分析了二维光子晶体的窄带光学传输特性。分析了二维光子晶体的晶格周期、波导层的折射率及厚度对其反射光谱的影响。分析结果表明:当光子晶体的晶格周期和波导层介质厚度为常数时,随着波导层介质折射率的增大,光子晶体的反射峰值波长红移,且波导层折射率与反射峰值波长呈线性关系。当光子晶体波导层介质折射率为常数时,波导层厚度增大或光子晶体晶格周期的增大都会引起光子晶体反射峰值波长增大,但这两个参数与反射峰值波长只是在一定的变化范围内为线性关系。此种结构的二维光子晶体覆层表面吸附分布不均匀的介质时,通过分析光子晶体的呈现光谱可获得其表面吸附介质的不均匀特性。     

晶格常数对光子晶体量子阱透射谱的影响

为设计高品质光学滤波器、光开关等量子光学器件,用传输矩阵法理论研究晶格常数对一维光量子阱（AB）5（CD）2（BA）5透射谱的影响,结果发现:当A、B介质层的晶格常数偶数倍增加时,禁带中心频率处的窄透射峰变成宽透射带,透射带两侧对称分布着2条透射率为100%的窄透射峰;当A介质层的晶格常数奇数倍增加时,禁带中心频率处出现透射率为100%单条窄透射峰;当B介质层的晶格常数奇数倍增加,或D介质层的晶格常数按整数倍增加时,禁带中心频率处恒定出现3条透射率为100%的窄透射峰,且三者之间距离随着B、D介质层晶格常数的增大而逐步向禁带中心靠拢;当D介质层晶格常数按整数增加时,不仅禁带中心频率处恒定出现3条透射率为100%的窄带透射峰,同时两侧对称出现与晶格常数倍数密切相关的双透射峰结构,且双透射峰的透射率随晶格常数倍数增大而增高。这些特性可实现可调通道光滤波和光开关功能,并为实验制备工作提供理论指导。     

周期性电抗加载介质结构电磁特性的等效分析

提出了一种周期性电抗加载介质结构传输特性的等效分析方法。在5～15GHz频率范围内,通过对A夹层介质结构中周期性加载金属丝网栅和金属条带网栅两种结构的电磁特性仿真分析,建立了金属条带宽度与金属丝直径之间的等效关系,并详细分析了电磁波入射方向、网栅加载位置、金属丝直径大小、网栅周期以及介质结构对等效的影响。仿真结果表明:电磁波任意方向入射,金属丝直径较小时等效条件为金属条带宽度为金属丝直径的π/2倍。因几何参数变化而导致的等效误差可以通过等效系数的经验公式予以修正。     

硅表面太赫兹抗反射亚波长结构设计

亚波长结构是特征尺寸小于工作波长的连续阵列浮雕结构,可看成是一层折射率均匀的介质层,仅存在零级的透射和反射衍射。基于等效介质理论和严格耦合波理论介绍了亚波长抗反射结构。为提高111μm波长太赫兹辐射(2.7THz)的透过率,在硅表面设计了亚波长抗反射结构。该结构的透射率和反射率由其浮雕结构的周期、高度和占空比确定。利用等效介质理论和严格耦合波理论对其结构参数进行了优化设计。当周期为27μm、高度为13μm、占空比为0.75时,得到了99.05%的太赫兹辐射透过率。     

缺陷为增益介质的光子晶体光放大特性的研究

为了研究含缺陷层为增益介质的三元1维光子晶体的光学特性,采用光学传输矩阵的方法进行了理论分析。结果表明,增益缺陷层厚度及光学常数的变化对于红外区的禁带结构影响不大,增益介质层主要对中心波长为1.8μm所处的透射带带边波长的放大效应特别明显。还研究了增益介质缺陷层的厚度、光学常数的变化对于红外区透射带边(2.1869μm)波长的光放大效应;当增益介质厚度为0.0101μm,n=5.03+0.124i时,可以获得在波长2.1869μm处透射系数为428的光放大。在红外区,光放大波长随着中心波长的变化而变化,但该波长都是在中心波长所处透射带的带边处。该结果可为以光子晶体作为激光增益介质的研究提供理论指导。     

基于内全反射微环空气孔型光子晶体光分插滤波器

提出一种基于内全反射微环和光子晶体带隙相结合的混合结构空气孔型二维三角晶格光子晶体光分插滤波器,通过压缩及移位围绕线缺陷波导的上下两排光子晶体阵列,实现空气孔型线缺陷波导单模的有效调控,进而影响信道的下路效率,并且利用二维时域有限差分法系统分析不同波导宽度以及不同移位量δ时滤波器的下路效率。模拟计算表明,当波导宽度为0.8槡3晶格常数,耦合强度为0个晶格常数,移位量为0.5个晶格常数,信道波长为1464nm时,下路效率为-0.11dB,品质因子Q为1100;当波导宽度为0.8槡3晶格常数,耦合强度为1个晶格常数,移位量为0个晶格常数时,下路效率为-0.89dB,品质因子Q为2100。     

介质滤波器在光通信领域的应用

什么是介质滤波器 所谓介质滤波器(Dielectric Filter)是利用介质谐振器的滤波器。而介质谐振器(Dielectric Resonator)是由于电磁波在介质内部进行反复地全反射所形成的。因为电磁波在高介质常数的物质里传播时,其波长可以缩短,正是利用这一特点可以构成微波谐振器。介质谐振器可由介质常数比空气介质常数高出20～100倍的陶瓷构成。     

基于路的方法导出耦合微带线的传输方程

在研究传输线时,当传输线的几何尺寸l与工作频率所对应的波长λ可相比拟时,传输线就要用分布参数电路来讨论,在研究分布参数电路时,可以应用电磁场理论,也可以采用电路理论,采用后者,用等效的方法将耦合微带传输线等效为分布参数电路模型,然后用基尔霍夫定律求出其传输线方程。     

电磁波在二维等离子体光子晶体中的传播特性研究

采用时域有限差分的方法研究了电磁波在二维等离子体光子晶体中的传输特性.主要讨论了等离子体柱半径与晶格常数的比值,光子晶体的周期数以及不同晶格结构对TM极化入射波和TE极化入射波传输特性的影响,计算得出了电磁波入射等离子体光子晶体的透射系数,并对结果进行了分析.研究发现,通过改变等离子体光子晶体的结构参数,诸如等离子体柱半径与晶格常数的比值以及等离子体光子晶体的周期数,均可有效控制等离子体光子晶体的电磁性质.     

nc-Ge/Si岛基光子晶体单点缺陷腔的数值模拟与分析

阐述了利用光子晶体单点缺陷微腔来提高Ge/Si纳米岛发光效率的机理.通过3D FDTD方法计算出在平板厚度为300nm时,谐振波长随a和r/a变化的规律,即当给定r/a,h时,波长随晶格常数成次线性增加;当给定a,h时,波长随r/a的增加而减小.并从理论上给予分析.     

矩形波导中主模电磁波传播特性研究

矩形波导主模电磁波是波导传输中使用最多的模式。为了能深入了解其传播特征。从波导的截至波长入手,讨论了电磁波单模传播的条件。得出结论：主模传播需要电磁波波长和波导尺寸之间满足一定关系。推导出主模电磁波的场方程,利用该场方程,结合一定尺寸的矩形波导管,模拟出一定频率的主模电磁波分布图,进而总结了主模电磁波传播的主要特征。这...     

Numerical calculations of radar scattering from sharply peakedocean waves

A numerical solution of the surface-current integral equation is used to calculate the radar backscatter for several wavelike surfaces. The surfaces used in this study represent solutions of the water wave equations for finite amplitude, irrotational gravity waves, with steepnesses selected so as to produce minimum radii of curvature ranging from zero to a value equal to the electromagnetic wavelength and with wave amplitudes ranging from about one-half to five times the electromagnetic wavelength. The results are used to evaluate the importance of edge diffraction effects on backscatter from sharply peaked ocean waves     

基于一维非线性光子晶体结构的全光信号处理

考虑具有非线性层结构的一维光子晶体结构,应用非线性介质的传输矩阵算法,建立了电磁波传播特性的理论分析模型,得到了其电磁场的平面波解,给出了数值实现方案.研究表明,该方法可以精确地模拟一维非线性介质的传输行为,简洁有效地给出一维光子晶体的光学双稳态特性.     

波导参数和传播常数对光折变表面波的影响

基于质点振荡的模型和数值模拟的方法,研究了波导参数和传播常数对光折变晶体与线性电介质界面光折变表面波类型和局域表面波模的影响。当波导参数大于传播常数时,在光折变晶体与线性电介质界面可以产生非局域表面波。当波导参数小于传播常数时,在光折变晶体与线性电介质界面可以产生振荡表面波和局域表面波。在局域表面波形成的系统内,正波导参数的光波能量比负波导参数的光波能量在光折变晶体内聚集得多。在给定一个局域表面波形成的物理系统,传播常数越大,表面波在线性电介质和光折变晶体中衰减就越快,对应表面波模的波峰离界面就越近。     

蜂窝结构等效电磁模型的仿真研究*

蜂窝结构是多功能吸波材料中广泛应用的结构,但与均匀平板相比,其几何结构复杂,分析设计较为困难.通过分析蜂窝结构的周期性并建立仿真模型,在雷达工作频段(2 ～ 18GHz)内,研究了蜂窝结构等效介电常数变化规律并对宽频带内Hashin-Shtrikman (HS)模型和强扰动理论(Strong Fluctuation Theory,sFr)模型的准确性进行了分析.结果表明:蜂窝结构的等效介电常数与入射波频率及其单元尺寸紧密相关,而等效模型并不能完全反映这种变化趋势;各组分材料的电磁参数也会在一定程度上影响等效电磁参数的色散特性和等效模型的准确性:蜂窝结构的横向等效介电常数并非是完全相等的,但两者差异较小;SFT模型则近似于HS下界模型.     

基于正折射率材料的一维负折射率光子晶体

对一维光子晶体折射现象的研究大都基于等效折射率, 并没有考虑入射光波经过光子晶体后的光强。通过研究一维光子晶体的折射现象, 考虑入射光波经过光子晶体后的强度也是很有必要的。用传输矩阵法和 Bloch定理分析了两种正常材料构成的一维光子晶体, 当两种材料的介电常数比和填充比分别为 1.33和 0.31, 用归一化频率为 0.655的光波以 18毅角斜入射该光子晶体时, 结果显示：光波发生了负折射, 并且透过率大于 20%。     

基于二维光子晶体的光控分光比可调Y型太赫兹波分束器

在完整的二维三角晶格硅光子晶体中,引入线缺陷和非线性聚合物材料的点缺陷,利用线缺陷模和点缺陷模的耦合作用和非线性聚合物材料的三阶非线性克尔效应,提出了一种基于二维光子晶体的光控分光比可调Y型太赫兹波分束器。采用平面波展开法（PWM）和时域有限差分法（FDTD）,对分光比可调的太赫兹波分束器性能进行了研究。研究结果表明,通过改变控制光的光强,可实现两输出端口分光比可调的Y型太赫兹波分束器。此分束器可实现特定波长的太赫兹波分光,透射率达到98%以上,附加损耗低于0.087 dB,响应时间达到ps量级。该分光比可调的分束器将在未来太赫兹波通信中具有广阔的应用前景。     

一般相位匹配条件下声光可调谐滤波器系统的理论分析

研究非共线性声光可调谐滤波器(AOTF)在一般相位匹配条件下的声光相互作用关系。对于通常设计制造的声光可调谐滤波器,它的o光和e光具有不同的波长,应用中无法同时使用此两束衍射光,为了使可用光强增大,应当使两束衍射光的波长相等。研究了使一般声光可调谐滤波器晶体两束衍射光波长相等的方法。对于未按照等值点理论制造的声光可调谐滤波器晶体,可以使入射光与晶体表面的法线成一个小的角度,根据一般相位匹配原理可以使两束光的出射波长相等。在实验中证明此方法的正确性,此角度称为等值偏置角。对于不同数值的衍射波长,有不同的等值偏置角,最后给出了等值偏置角随衍射波长的变化规律。     

Heating effects on crude oil of electromagnetic and ultrasonicwaves

Experimental results are presented into the heating effects on heavy oil of electromagnetic and ultrasonic waves, both singly and combined. The results show that the heating efficiency of electromagnetic waves is higher than that of ultrasonic waves and that the heating effect of the two types of wave combined is basically equivalent to the sum of the effects of each wave separately     

Forbidden directions for TM waves in anisotropic conducting media

We investigate the wave propagation properties of nonuniform plane waves in an (unbounded homogeneous) anisotropic conducting material. Such waves (for which amplitudes vary across surfaces of constant phase) characterize the refracted field in an imperfect dielectric, like the earth when a uniform electromagnetic plane wave is incident from the air. The results, presented in terms of polar diagrams of the attenuation, slowness, energy velocity, and quality factor predict the existence of “stopbands” beyond a given degree of nonuniformity (i.e., combinations of propagation and attenuation directions where there is no wave propagation). This is a peculiar, effect due to the joint presence of anisotropy and conductivity that may have application in the design of synthetic materials acting as absorbers of electromagnetic radiation