光在双缺陷一维光子晶体中的传播特性

利用转移矩阵法分析具有缺陷层的一维光子晶体的传递函数并进行了数值模拟.由于缺陷模之间的相互作用,其传递函数受到缺陷层折射率的影响,定义了缺陷模之间相互作用的关联甬数以及缺陷模的相对折射率函数,进而分析了关联函数和缺陷模折射率的关系.通过模拟仿真,确定了光在双缺陷一维光子晶体中的传播特性.     

光在一维随机分布光子晶体中的传播

用特征矩阵法计算了光波在一维随机分布的光子晶体中的传播规律,与周期性结构相比较,在此种结构的光子晶体中带隙结构几乎消失,光波透射率与随机度、频率、介质层数均有关。     

一维光子晶体的应变测量

采用ZnSe和Na3AlF6两种经典介质材料构造一维光子晶体,缺陷层介质为Na3AlF6。利用传输矩阵法对带有缺陷的一维光子晶体的传光特性进行了理论分析,并得到其带隙特性。分别数值研究了参考光子晶体以及应变前后测量光子晶体的透射谱,分析结果表明光子晶体所受的纵向应变与其缺陷峰波长之间呈线性关系,根据这种对应关系提出了一种新的测量应变的方法。由于粘贴光子晶体的基底与光子晶体的线膨胀系数不同,且温度变化也会引起构成光子晶体材料折射率的变化,导致光子晶体透射谱缺陷峰波长的漂移。为了消除温度误差,在测量光路中设置了与测量光子晶体结构相同的参考光子晶体,对温度的影响进行了补偿。实验表明,测量系统的灵敏度为6×10-4nm/με,测量范围为0～2000με。     

一维光子晶体透射率的数值模拟

根据光子晶体的电磁特性,求解麦克斯韦方程,应用传输矩阵法求解一维光子晶体中电磁波传播的透射率特性,通过改变构成一维光子晶体的层数、材料折射率和材料厚度,得到层数变化对禁带宽度变化影响不大,折射率差值增大时带隙宽度也逐渐增大,两介质厚度有一定厚度差比厚度一样时形成较宽带隙。     

基于一维光子晶体的偏振分束器

通过设计含缺陷的一维光子晶体,利用特征矩阵的方法计算了在特定频率条件下s光和p光在不同入射角度下的透射率,发现对特定频率的光在一定角度范围内s光和p光具有很高的消光比,且p光具有很高的透射率。说明该一维光子晶体可以作为优良的偏振分束器件。     

一维多层介质光子晶体的禁带特征及其在滤波中的应用

利用光学传输矩阵法,研究了一维多层介质光子晶体的禁带特征.分析讨论了介质层排列、折射率及几何厚度等因素对光子晶体禁带的影响,进一步数值计算研究表明四层介质以上的光子晶体会因介质层排列顺序不同而产生不同的光子禁带,利用这一特点设计了一种新型的光子晶体滤波器,并研究了其窄带滤波特性.     

一维缺陷光子晶体增益平坦滤波器

运用光学传输矩阵理论,计算了带有缺陷层的一维光子晶体的反射谱。结果表明,其缺陷峰的形状可以由所设计的一维光子晶体的参数而唯一确定。由此设计了级联的带有缺陷层的一维光子晶体滤波器,在1530~1560nm范围内对EDFA的增益进行平坦,且不平坦度为±0.6dB。     

一维三元光子晶体的偏振滤波特性研究

设计了一维三元对称光子晶体结构,用传输矩阵法对其偏振滤波特性进行了研究。结果表明,入射角、介质厚度增大,两偏振波的禁带和共振模的分离度变大。周期数目N增大,对两偏振波的共振模的分离度影响最明显。晶体结构对称度的改变,对两种波的禁带和共振模的分离度影响不大。     

一维三元光子晶体的偏振滤波特性研究

设计了一维三元对称光子晶体结构,用传输矩阵法对其偏振滤波特性进行了研究。结果表明,入射角、介质厚度增大,两偏振波的禁带和共振模的分离度变大。周期数目N增大,对两偏振波的共振模的分离度影响最明显。晶体结构对称度的改变,对两种波的禁带和共振模的分离度影响不大。     

一维光子晶体缺陷模局域场强的分布特征

用特征矩阵法研究不同结构缺陷光子晶体内部局域态场强的大小和分布特征.一维光子晶体缺陷模局域场一般以驻波的形式存在于缺陷内, 局域平均场强的大小与光子晶体构形、缺陷的结构参数、周期数密切相关.在同样条件下, 当缺陷模频率使光子晶体满足布拉格反射条件时, 缺陷模局域场的强度达到最大值.结构参数相同时, 缺陷模局域平均场强随周期数按e指数增加.研究结果对优化光子晶体的设计具有一定的参考作用.     

可调谐声子晶体滤波器的设计

推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,研究了一维掺杂声子晶体的缺陷模随杂质厚度和声子晶体的声阻抗的变化特征。设计出能很好地满足设计要求,滤波通道的频率半高宽的可调范围在4~18 Hz,滤波通道的频率可调范围达1 750 Hz的可调谐一维声子晶体滤波器。     

用一维多元光子晶体实现光学梳状滤波的数值研究

把传输矩阵方法推广应用于研究一维多元光子晶体实现光学梳状滤波.数值结果指出,要实现光学梳状滤波,首先要找到合适的组元个数,并通过调节组元位置和厚度找到所需要的禁带中心位置与宽度;其次根据梳状滤波的梳齿数目、位置和透过率等具体要求,通过调节缺陷组数、缺陷组相对位置、缺陷组各组元厚度而达到梳状滤波设计的目的.     

一维掺杂光子晶体缺陷模的全貌特征

通过一维掺杂光子晶体缺陷模的三个不同角度的立体图以及它们对应的俯视切面图,全面地研究了缺陷模随杂质光学厚度、杂质折射率以及光子晶体折射率的变化关系,得出了一维掺杂光子晶体缺陷模的全貌特征,并得到以下重要结论:缺陷模透射峰随杂质光学厚度变化呈周期性的出现,在同一周期上缺陷模的波长随杂质光学厚度呈线性变化;缺陷模透射峰的半高宽度随杂质折射率的增加而减小,但陷模透射峰的高度不受杂质折射率变化的影响;光子晶体的折射率对缺陷模透射峰的峰高和半高宽度都有显著的影响.     

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.     

一维光子晶体全角度反射镜

在分析金属反射镜和多层周期反射镜优缺点的基础上，介绍了一维光子晶体出现全偏振全角度反射的原理。讨论了增加禁带宽度的方法及一维光子晶体全角度反射镜中存在的问题。     

准分形结构光子晶体的滤波特性

在考虑色散关系的基础上,利用传输矩阵法讨论了由LiF和Si组成的一维准分形结构光子晶体的透射模特征.结果表明:该准分形光子晶体的透射模半峰全宽度极窄,两介质层的几何厚度分别增加时,透射模中心波长红移,反之中心波长蓝移;且中心波长的移动量和介质几何厚度的增量间有线性关系.当介质保持基本厚度不变而入射角θ≤5°时,透射模中心不变,透射率有少许下降;θ较大时,透射模中心波长蓝移,透射率变小,入射角越大,透射率下降得越多.蓝移量也越大,且这两种变化量与入射角增量间呈非线性关系.上述结论对于准分形光子晶体滤波器的实验研究具有一定的参考价值.     

一种研究一维光子晶体缺陷模的新方法——解析法

为了解析地研究一维光子晶体的缺陷模,利用多光束干涉原理和布洛赫定理,推导出一维光子晶体缺陷模的解析公式.利用它对一维光子晶体的缺陷模进行了解析研究,得到了缺陷模的变化规律.这一方法克服了特征矩阵法和F-P法不能对缺陷模进行解析分析的弱点,是一种研究一维光子晶体缺陷模的精确和有效的方法.     

一维光子晶体禁带反射率随结构的变化

用特征矩阵方法得出了一维光子晶体的反射率计算公式,以/4波片堆为例,计算了当两种介质采用不同折射率的物质时,在第一光子禁带TE波及TM波的反射率随入射角的变化。结果显示,TE波与TM波的情况不完全相同。总的来说,增大两种介质折射率的差别,或者同时提高两种介质的折射率,或者增加周期数都有利于制造出具有完全光子禁带的一维光子晶体。