含正负材料的一维光子晶体的光学特性研究

为了得到新的传输性质,把具有负介电常数和磁导率的负折射率材料引入到光子晶体当中,运用Maxwell电磁波方程和Bloch理论得到的含正负折射率材料的色散关系的解析式,分别分析一维无限周期且正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体的禁带结构和色散特性,并与常规的正折射率材料的光子晶体比较,发现含正、负折射率材料且呈周期性重复的双层结构的复合光子晶体其光子具有较宽禁带,为设计超宽禁带的光子带隙结构提供了一定的理论可能性。  

含负折射率材料一维掺杂光子晶体的缺陷模特性研究

采用光学传输矩阵给出了含负折射率材料一维掺杂光子晶体的特征矩阵,研究了缺陷模的相关特性,经数值模拟计算得出：改变负折射率的大小、杂质的吸收系数和厚度,缺陷模的中心频率位置不变,缺陷模透射率随负折射率的减小而降低,透射谱的频率宽度也逐渐减小,同时缺陷模的半高宽度随消光系数和杂质厚度增大而增宽。光子晶体的这些特性将为光的传输控制、全反射镜和滤波器的设计等提供理论依据。  

非线性负折射率材料表面TE电磁波的空间稳定特性分析

针对电磁波在正负非线性材料界面处的传播，研究了两种稳定状态下电磁波的物理特性。理论分析和数值计算表明，该界面处电磁波的传播存在着频率通带，且带宽仅与两种材料的固有属性有关。得出前向表面波和后向表面波均可以在这种非线性导波系统中传播，并且在一定条件下，随着频率的变化，前向表面波和后向表面波可以在两种材料中跃变。推论出两种稳定传播的电磁波场峰值位置随传播功率的变化也能实现在两种材料中跃变，并逐渐向界面靠近，而传播功率较大的稳定态电场峰值几乎靠着界面。  

正负交替一维掺杂光子晶体缺陷模的特性

利用光学特征矩阵方法，研究了在正负折射率交替一维光子晶体中掺入正折射率介质后缺陷模的相关特性。结果表明：当杂质层的光学厚度不变时，随着杂质层折射率的增加，缺陷模的半高宽度随之增加，分布在禁带中心两侧的缺陷模分别向临近的透射谱方向移动，并与透射谱形成连续的透射带；随着折射率的增加，透射带的透射率逐渐增加，其半高宽度逐渐减小；而当杂质层折射率不变时，随着杂质层的光学厚度增加，缺陷模向长波方向平移，同时缺陷模的个数也随之增加，而由缺陷模和透射谱连成的透射带的带宽逐渐减小。  

含负折射率材料的一维光子晶体掺杂后的滤波特性

利用转移矩阵法，研究了含负折射率材料的一维光子晶体掺杂后的滤波性质。结果表明，这种结构可以同时实现窄带滤波和大范围宽带滤波的双重功能，宽带滤波的频率范围可以通过改变材料的折射率进行调节。研究还发现，结构的透射谱对入射角的变化很敏感，入射角增大时，通带向高频区移动；当负折射率材料具有色散时，宽通带的高度降低。  

负折射率材料及其军事应用

负折射率材料是一种物理性质异常的物质.在介绍负折射率材料的国内外研究发展历程及其异常物理特性的基础上,指出负折射率材料在军用雷达、天线技术、通信系统及器件、武器隐身技术、超灵敏军事探测等方面具有潜在的、极大的应用价值和前景.  

含负折射率缺陷的正负交替光子晶体的缺陷模

利用光学特征矩阵方法，研究了含负折射率缺陷的正负折射率交替一维光子晶体缺陷模的相关特性。研究表明：当缺陷层的光学厚度不变时，随着缺陷层折射率的增加，分布在禁带中心两侧的缺陷模分别向临近的禁带边缘方向移动，并与透射谱形成连续的透射带，随着折射率的增加，透射带的透射率逐渐增加，其半高宽度逐渐减小；而当缺陷层折射率不变时，随着缺陷层的光学厚度增加，缺陷模向长波方向平移，同时缺陷模的个数也随之增加，而由缺陷模和透射谱连成的透射带的带宽逐渐减小。与正折射率缺陷情形相比较，负折射率缺陷层可以获得更多的缺陷膜。  

基于表面等离子体型波导能否实现负折射率材料？ 表面等离子体三维几何结构的研究

本文对能够实现正折射率和负折射率模式的平面等离子体波导结构进行了理论分析,重点研究了可见与近红外频率的金属-绝缘体-金属（MIM）、绝缘体-金属-绝缘体（IMI）、绝缘体-绝缘体-金属（IIM）等几种几何模型的模式。结果表明,这3种等离子体结构在可见频率的有限范围内都表现出负折射性能,品质因数接近20。通过有限差分时域模拟,证实了可见光从自由空间传输至这些波导时,表现出负折射特性。给出了波长为350～850nm、波导芯尺寸在5～50nm范围变化、基于Ag/GaP和Ag/Si3N4材料的波导结构的折射率和品质因数。该结果为可见频率范围内的负折射率材料和二维波导结构提供了设计依据。这些几何结构可以作为三维负折射率材料的基础元素。  

含负折射率材料的光子晶体异质结构的能带

构造了(AnBm)s型正负折射率材料交替生成的一维异质结构光子晶体.由于传输矩阵法具有方法简单、计算量低和精确度好等优点,本文利用传输矩阵法来研究电磁波在这种结构中的传输特性.由透射谱可以看出,该结构的光子晶体具有宽窄不同的通带,且整个能带结构不敏感于周期数的变化,而敏感于晶格厚度和入射角的改变:随着晶格厚度的减小,禁带逐渐变宽,在原来的通带区逐渐形成多个禁带,通带区震荡的剧烈程度逐渐减弱;随着入射角的增加,在原来的通带区也会逐渐出现多个禁带,其中在低频区逐渐出现的禁带都比较窄,而在高频区则逐渐出现一个很宽的禁带,并且这个禁带随着入射角的增加而变宽,同时透射峰随入射角的增加而逐渐向低频移动.由此可以看出,这种光子晶体可以同时实现窄带滤波和宽带滤波的双重滤波功能.  

不同负相对折射率材料的FDTD分析

负折射率材料的研究已成为近年来科研的热点.电磁波在负材料中的传播特性是研究的首要问题之一.利用一个正常材料包围负折射率材料块的区域模型,根据推广的Snell定理,分析在改变该模型正常材料区域的介电常数对材料交界面相对折射率的影响.通过FDTD法数值模拟了TE模电磁波在该模型区域的场分布.数值比较了改变该模型正常材料的介电常数和磁导率对其相对折射率、成像效果以及成像位置的变化.说明电磁波在不同正常材料包围的负材料块区域中传播,其折射规律仍然符合推广的Snell定理.