全反射镜在光纤中的应用

光子晶体是在80年代末90年代初提出的新概念,也是现在人们很感兴趣的一种新材料,本文讨论了在传统光纤中引入由一维光子晶体形成的全反射镜,从而改善光纤在大曲率弯曲时的传输损耗.     

一维光子晶体全向反射镜的研究进展

光子晶体最显著的特点就是其具有光子带隙结构,可以通过抑制某些频率电磁波的传播来实现在该频段上的全反射,利用光子晶体的这一特性可做成全向反射镜,文章介绍了目前一维光子晶体全向反射镜的基本理论以及在几个主要波段上的实现.     

中长波红外双波段全向反射镜的设计

研究了异质结构一维光子晶体全向反射镜的设计方法.通过分析光子晶体的晶格常数、折射比和填充比,选择碲和聚乙烯设计了中红外和远红外双波段全向反射镜.结果表明采用异质结构的光子晶体能够同时在3.4～5.4μm和8～12.5μm实现全向反射(反射率大于99%),相对带宽分别达到了49.8%和43.1%.     

一维多孔硅光子晶体的三阶非线性光学性质

在工艺参数实验和理论设计分析的基础上,制备 了包括多孔硅Bragg反射镜、多孔硅微腔和稳定 性很好的多孔硅三元结构在内的多孔硅一维光子晶体,对3种多孔硅光子晶体的结构进行了 表征,不同孔 隙度的多孔硅呈现出周期性的排列。采用单光束反射Z扫描方法 分别对3种结构的多孔硅在1064nm波长处的 非线性折射率进行了测量。实验结果表明,多孔硅三元结构光子晶体的三阶非线性折射率比 多孔硅Bragg 反射镜和多孔硅微腔高1个数量级,这将为多孔硅一维光子晶体用于先进光电器件的设计提 供了重要参考。     

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.     

一维光子晶体禁带的全貌结构

利用一维光子晶体反射率公式,绘出了一维光子晶体横电波(TE)波和横磁波(TM)波的禁带随入射角和波长变化的三维立体图,并从俯视、主视、右视三个侧面,全面、立体地研究了一维光子晶体禁带结构的全貌特征,为设计一维光子晶体的全能反射器和大角度范围的起偏器提供了理论依据.     

一维光子晶体能带全貌特征的色散研究

利用-维光子晶体的色散关系,绘出了一维光子晶体TE波和TM波的能带随入射角和波长变化的三维立体图,并从俯视、主视、右视三个侧面,全面、立体地研究了一维光子晶体能带结构的全貌特征.利用这些特征能为设计一维光子晶体的全能反射器和大角度范围的起偏器提供理论依据.     

方形光子晶体的全反射隧穿效应的滤波特性

为了研究一维方形光子晶体中电磁波的全反射隧穿效应,利用传输矩阵法计算了电磁波在大于全反射角入射一维方形光子晶体的透射率。在透射波中发现了全反射隧穿效应。得出了方形光子晶体的全反射隧穿效应随模式量子数、边长、周期数的变化规律。为设计性能优良的光子晶体滤波器提供了理论依据。     

平板光子晶体全反射贯穿效应的滤波特性

为了研究一维平板光子晶体中电磁波的全反射贯穿效应,利用传输矩阵法计算了电磁波在大于全反射角入射一维平板光子晶体的透射率。在透射波中发现了全反射贯穿效应。得出了平板光子晶体的全反射贯穿效应随模式量子数、周期数、平板厚度的变化规律。为设计性能优良的光子晶体滤波器提供了理论依据。Abstract：关键词：Key words：     

一种新型优质光子晶体偏振滤波器的设计

设计了一种各向异性的一维掺杂光子晶体,利用特征矩阵法研究了该各向异性一维掺杂光子晶体的偏振滤波特性,并与各向同性的一维掺杂光子晶体的两个偏振态缺陷模进行了比较.结果表明,当光以不同角度入射时,透射波中横电波(TE)和横磁波(TM)的缺陷模都会出现明显的分离.利用这个特性设计出一种新型优质光子晶体偏振滤波器.     

一维光子晶体的全向反射特性

利用传输矩阵方法研究了一维光子晶体的全向反射特性.研究表明,光子晶体的结构参数对全向反射带的产生影响很大.要提高光子晶体的全向反射带带宽,必须增大两种介质的折射率及它们的高低折射率比值,同时使低高折射率层的光学厚度比接近0.85.研究结果对全介质反射器的设计具有指导意义.     

正负折射率交替结构光子晶体能带的色散研究

为了研究正负折射率交替结构光子晶体的能带,利用光子晶体的色散关系,计算了正负折射率交替结构光子晶体的能带随入射角、随折射率、随光学厚度的变化特征。得出:其禁带非常宽,允许带非常窄,禁带的中心频率和宽度对入射角的变化不敏感。正折射率材料的折射率变化对禁带的中心频率和宽度影响也很小,正折射率材料选用不同折射率的介质都能得到频率宽度很大的禁带。能带的这些特征对设计宽频率的全方位反射器很有价值。     

OMNIDIRECTIONAL HIGH REFLECTOR FOR INFRARED WAVELENGTH

We have purposed the design of omnidirectional high reflectors with wide bandwidth (nearly 6300A⁰) for the infrared wavelength. Using translational matrix method for numerical calculation, it is found that a complete photonic band gap high reflector covering the wavelength region 11500A⁰ to 17800A⁰ is obtained for the quarter wave stack air / (n_L n_H)⁷ / air by using the tellurium (n=4.60) and TiO₂ (n=2.35) as material of high reflective index and SiO₂(n=1.45) low refractive index. Due to high refractive index of contrast of the structure i.e. SiO₂/tellurium, a large complete photonic band gap, omnidirectional high reflector, has been observed for the infrared wavelengths. This type of omnidirectional high reflector can be used in telecommunication. Besides this, we have studied the effective refractive indices (phase and group) of the proposed structures. It is observed that the effective refractive indices (phase and group) of the high omnidirectional reflector band are largely changed near the band edges due to the high refractive index of contrast, and the reflections from the internal interfaces of the structure.     

Tunable GaInNAs lasers with photonic crystal mirrors

We present results of tunable GaInNAs lasers with photonic crystal (PhQ mirrors, fabricated from GaAs-AlGaAs layers with a double GaInNAs quantum well emitting at IR wavelength. The devices are realized as ridge waveguide lasers with two coupled segments and a total length between 240 and 580 pm. PhC blocks with different thicknesses are used for the back and front mirror as well as for the intermediate reflector between the two segments. The lasers have threshold currents around 20 mA and output powers up to 6 mW. Tuning of the laser emission over 30 nm is achieved by a variation of the currents injected into the two segments.     

光子晶体研究进展

详细论述了光子晶体概念提出到现在的十五年的研究进展。在阐述了光子晶体的概念及其抑制自发辐射和光子局域化等特性后，分别介绍了关于光子晶体的理论研究、实验研究和应用研究。理论研究重点介绍了平面波展开法、格林函数法、时域有限差分法、转移矩阵法。实验研究重点介绍了光子晶体的制作方法：打孔法、逐层叠加法、微机械技术、光学方法，反蛋白石法及刻蚀等多种半导体制作技术，同时介绍了光子晶体特性参数的测量。应用研究重点介绍了光晶体光纤和波导、低损耗反射镜和超棱镜、光子晶体微谐振腔、光子晶体滤波器、高效发光二极管和光子晶体偏振器、非线性光学效应、低阈值激光振荡等。     

一种Sagnac干涉仪结构的光子晶体光纤温度传感器

采用Sagnac干涉仪结构,设计了一种高双折射光子晶体光纤环镜温度传感器。光子晶体光纤温度稳定性好,通过向高双折射光子晶体光纤空气孔填充热光系数高的液体材料乙醇,从而实现温度传感的目的。采用平面波展开法,分析了高双折射光子晶体光纤的双折射与传输波长和温度的关系。理论分析表明,填充乙醇后,高双折射光子晶体光纤的双折射随着传输波长和温度的增加而增加,且双折射与温度成线性关系。实验中将一段填充乙醇的高双折射光子晶体光纤与3 dB耦合器熔接制作成Sagnac干涉仪结构的光纤环镜,当温度从 45 ℃升至80 ℃时,光谱仪上观察到凹点λi向短波方向漂移了309.280 nm,温度灵敏度高达8.837 nm/℃。     

Single fundamental mode photonic crystal vertical cavity surface emitting laser with 9 GHz bandwidth

A record 9 GHz small signal modulation in a single fundamental mode photonic crystal vertical cavity surface emitting laser is demonstrated for the first time. The device is designed by incorporating etched photonic crystal holes in the top distributed Bragg reflector for optical confinement. Emission spectra measured during small signal modulation confirms single fundamental mode operation.     

The Comparison Between the Graded Photonic Crystal Coupler and Various Couplers

The coupling between a dielectric waveguide and a photonic crystal waveguide is studied theoretically and experimentally. The coupling methods studied in this work include graded photonic crystal coupler, photonic crystal taper, waveguide taper, and parabolic mirror coupler. The properties of each coupler are discussed and compared.      

具有奇数通道滤波功能的光子晶体量子阱结构研究

选择适当的结构参数,用传输矩阵法计算模拟光子晶体(AB)m(CD)n(BA)m模型的透射谱,在归一化中心频率1.0（ωa/2πc）处,当光子晶体(CD)n的导带处于光子晶体(AB)m(BA)m的禁带中,且两者均以中心频率处为对称中心时,构成镜像对称的光子晶体量子阱结构。在光量子阱透射谱的中心频率处及对称的两侧,分布着具有规律的奇数局域共振峰,出现明显的量子化效应,透过峰数目和位置都可以通过光子晶体(CD)n的重复周期数n来调节,这一现象可用于设计可调性奇数通道滤波器。