一维光子晶体光子禁带研究

设计SiO2/TiO2一维光子晶体,利用琼斯矩阵理论,模拟分析其禁带特性。结果表明：光子禁带随光子晶体介质厚度比的增大而加宽,且往长波方向移动;光子禁带不受光子晶体周期数的影响。根据理论模拟得出的最佳参数制作了应用于光通讯波段的一维光子晶体带阻滤波器,并测量了该光子晶体的光子禁带,实验结果与理论模拟一致.     

平板光子晶体的禁带特性分析

利用时域有限差分法研究了平板光子晶体的禁带特性。通过模拟仿真得出,随着棒结构和孔结构的平板光子晶体厚度的增加,其禁带宽度先增大后减小,存在最大值。对于棒结构的平板光子晶体来说,随着介质柱的半径的增大,禁带宽度逐渐减小。而对于孔结构的平板光子晶体来说,随着孔的半径的增大,禁带宽度逐渐增加。     

一维掺杂光子晶体的带隙结构及特征的研究

基于传输矩阵法,数值模研究了光子晶体带隙特征与光子晶体结构参量的关系。研究表明：一维光子晶体的带隙是由光子晶体结构决定的,单个基本周期结构的光子晶体不具有带隙结构,随着周期数的增加,光子带隙结构逐渐形成,禁带中心无导带;当掺杂时,禁带中心位置出现一个极窄的导带,并且导带深度随着杂质层折射率的增大而逐渐变浅,一维光子晶体的这种特性可应用于滤波器件和光学谐振腔的设计。     

单负材料一维光子晶体的带隙和局域模特性

利用传输矩阵法研究了由两种单负材料构成的一维周期性结构的透射谱.研究发现,单负材料光子晶体中存在着一个特殊的禁带,禁带宽度取决于两种单负材料的厚度比,而与晶格常数、入射角无关.在光子晶体中引入缺陷,可以在禁带中出现局域模.随着缺陷层厚度的增加,局域模向低频方向移动.随着入射角的增大,局域模会发生改变.在一定条件下,可以...     

单负材料-维光子晶体的带隙和局域模特性

利用传输矩阵法研究了由两种单负材料构成的一维周期性结构的透射谱。研究发现,单负材料光子晶体中存在着一个特殊的禁带,禁带宽度取决于两种单负材料的厚度比,而与晶格常数、入射角无关。在光子晶体中引入缺陷,可以在禁带中出现局域模。随着缺陷层厚度的增加,局域模向低频方向移动。随着入射角的增大,局域模会发生改变。在一定条件下,可以实现TE或TM局域模的全向透射。     

一维光子晶体滤波器的设计

利用光子晶体的光子禁带和光子局域的两点特性,对一维光子晶体带隙和加入缺陷后光子禁带中出现极窄透射带宽进行了分析,设计了中心波长在532 nm、透射谱线宽度低至0.0002 nm,中心波长透射率接近100 %,带外透射率为0 %的一维光子晶体滤波器,并对一维光子晶体滤波器的滤波特性进行仿真.结果得出:在入射角偏移时,透射峰中心波长向短波方向偏移,峰值透射率有所下降,运用缺陷层厚度变化可导致透射峰偏移的特性,对入射角引起的透射峰偏移进行修正.     

磁性胶体粒子聚合物壳层的调控及其对光子晶体性能的影响

通过改变分散稳定剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的浓度并借助多元醇水热还原法制备了不同壳层厚度的Fe3O4@PVP胶体纳米粒子。研究了壳层厚度对Fe3O4@PVP胶体粒子构筑的磁响应光子晶体(MRPCs)光学性能的影响规律,构建了反射强度高、变色范围宽的磁响应光子晶体。研究结果表明:随着PVP浓度的增加,合成的Fe3O4@PVP胶体粒子的单分散性变好,壳层PVP含量增加、厚度增大,PVP在粒子表面的吸附构象由平铺型向尾型转变;构筑的光子晶体反射光谱强度增加,带隙调控范围变宽。这说明单分散磁性胶体粒子壳层聚合物为尾型吸附构象时,有利于构筑出高性能的基于空间位阻效应的磁响应光子晶体。     

一维光子晶体基本周期结构对光子禁带的影响

利用由特征矩阵方法得到的一维光子晶体的反射率计算公式,对具体的一维光子晶体周期结构,计算了在不同的入射角下,P偏振光和S偏振光的反射率随光子晶体基本周期结构光学厚度的变化。计算结果表明,光子禁带是与光子晶体的基本周期结构的光学厚度有关的,对不同的偏振光,光子禁带随光子晶体基本周期结构的光学厚度的变化有所不同。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过改变光子晶体基本周期结构的光学厚度来实现对光子带隙的控制。     

二维全息光子晶体禁带展宽方法

讨论了二维复周期全息光子晶体禁带展宽的方法,二维复周期全息光子晶体可以使禁带成倍展宽.此外发现二维全息光子晶体中,除原来预期的禁带外,还出现了附加的禁带.当记录光波的入射角小于某个临界值,并且满足一定数值时,附加的禁带会使二维禁带进一步展宽;而当入射角超过临界值时,禁带会消失,这时禁带反而会变窄.这一现象对制作二维宽带隙光子晶体具有指导意义.     

二维光子晶体线缺陷特性的FDTD分析

将时域有限差分方法(FDTD)用于二维光子晶体线缺陷特性研究.以二维光子晶体TE模作为研究对象,计算了近红外电磁波在光子晶体直线缺陷内的透射率分布及在具有拐弯的线缺陷光子晶体内拐角处透射率分布.结果表明,处于禁带内的电磁波能在线缺陷内传播,且在拐角处能耗较小.计算了处于带隙内的单频时谐波在几种线缺陷结构内的传播行为及电场分布,从电场值分布仍可得到单频时谐波在拐角处能耗小的结论.     

二维复合三角格子光子晶体FDTD带隙结构分析

设计一种二维复合三角晶格结构光子晶体,采用时域有限差分法数值计算了这种光子晶体的带隙结构。计算结果表明,介质圆柱在空气中按复合三角形排列存在E偏振和M偏振模完全重叠的光子带隙区,即具有绝对光子带隙。绝对光子带隙的宽度与介质柱的介电常数有关,介电常数差越显著越有     

驱动场作用下光子晶体中的光场-原子束缚态

光子晶体中光子带隙的存在导致光场 -原子束缚态的存在。该束缚态的性质与镶嵌在光子晶体中原子的个数、原子的能级结构、能级相对光子带隙边缘的位置以及有无驱动场有关。利用求束缚态本征波函数的方法 ,讨论了光子晶体中一个三能级原子在相干场驱动下 ,由于光和原子之间的相互作用产生束缚态的性质。分析了在各种束缚态下原子各能级的粒子数布居随驱动场拉比频率的变化。分析结果表明 ,系统中存在多重束缚态 ,而且与上能级相对光子带隙的位置有关 ,当上能级位于带隙外时 ,只有一个本征束缚态 ,且原子几乎不能停留在上能级 ;当上能级在带隙内时 ,有两个本征束缚态 ,且两个本征束缚态的性质截然不同 ,原子各能级的粒子数布居随驱动场参数变化很明显     

Study on ceramic photonic bandgap structure with three-dimensional diamond lattice

A novel process, which was based on powder injection molding, was investigated for the fabrication of ceramic photonic bandgap structure with three-dimensional diamond lattice. The SiO2-TiO2 ceramic powder was mixed with a water-soluble agent to produce slurry. The slurry was then injected into an epoxy mold with inverse diamond lattice, fabricated by the stereolitographic rapid prototyping process. To increase the density of the green compact, cold isostatic pressing was applied on the unit. Using thermal debinding, the water-soluble agent and the epoxy were extracted at 360 and 650 K, respectively. Sintering was immediately done at 950 K for 5 h and the desired three-dimensional ceramic structure was obtained. The calculated band diagram for this structure indicated the existence of an absolute photonic bandgap for all wave vectors. At 14.7-18.5 GHz, a complete band gap was located with a maximum attenuation of 30 dB at 17 GHz, when transmission was measured in the 〈100〉 direction between 10 and 20 GHz.     

二维光子晶体耦合器耦合特性分析

基于平面波展开法计算了光子晶体能带结构和带隙分布图,利用FDTD对具有四方晶格的光子晶体耦合器的传输特性进行了研究,讨论耦合作用长度和耦合臂间距对耦合比的影响,并给出传输场分布.研究结果显示,光子晶体可以实现耦合器的功能,耦合作用长度比耦合臂间距对耦合特性影响大,耦合臂间距达到一定程度则不会发生耦合.适当的设计耦合器耦合作用长度和耦合臂间距可以实现任意分光比的光耦合器,这些对于研究光子晶体器件和光子集成回路具有一定的参考价值.     

准周期结构一维光子晶体的带隙结构及偏振特性

提出了折射率分别递增或递减的准周期结构一维光子晶体,研究了其带隙结构和偏振特性。研究表明,光子带隙的大小与两种介质的折射率比有关,随折射率比的增大而展宽。TE模和TM模的偏振特性不同,随入射角的增大,虽然TE和TM模的带隙中心都向短波方向移动,但TE模的禁带展宽而TM模的禁带变窄。不论入射角多大,当各层介质的折射率递增时光子带隙向长波方向移动,而当折射率递减时光子带隙则向短波方向移动。     

准周期结构一维光子晶体的带隙结构及偏振特性

提出了折射率分别递增或递减的准周期结构一维光子晶体，研究了其带隙结构和偏振特性。研究表明，光子带隙的大小与两种介质的折射率比有关，随折射率比的增大而展宽。TE模和TM模的偏振特性不同，随入射角的增大，虽然TE和TM模的带隙中心都向短波方向移动，但TE模的禁带展宽而TM模的禁带变窄。不论入射角多大，当各层介质的折射率递增时光子带隙向长波方向移动，而当折射率递减时光子带隙则向短波方向移动。     

二维三角介质柱光子晶体能带特性分析

利用平面波展开法计算空气背景中由圆形、正六边形和正方形介质柱构造的二维三角格子光子晶体的带隙结构,并研究介质折射率、光子晶体直径与晶格常数的比值对光子带隙宽度的影响。通过理论计算表明,Si和Ge这两种材料制成的光子晶体中,只有方柱模型的光子晶体才能产生完全光子禁带。