一种缓变结构一维光子晶体的缺陷模研究

利用传输矩阵方法,研究了单折射率层缓变准周期结构一维光子晶体存在不同缺陷时的缺陷模。结果表明,当该准周期结构中存在缺陷时,引入了缺陷模,且缺陷模与缺陷层的位置和结构参数相关。缺陷层不同,缺陷模的位置及共振透射峰也不同。随着缺陷层光学厚度的增大,缺陷模波长向长波方向移动。     

准周期结构一维光子晶体的缺陷模研究

利用传输矩阵方法,研究了光波在包含掺杂缺陷和替代缺陷的厚度渐变准周期结构一维光子晶体中的传播规律.研究结果表明,类似于传统的周期结构一维光子晶体,在准周期结构光子晶体引入缺陷,光子晶体禁带中也产生了缺陷模,并且两种缺陷所引起的缺陷模的性质基本一致;缺陷模的出现使带隙有了一定程度的加宽,而缺陷模的位置和强度与缺陷层所处的位置和缺陷层的光学厚度有关;随着缺陷层光学厚度的增大,缺陷模向长波方向移动.     

含双缺陷的一维准周期光子晶体的缺陷模特性

利用传输矩阵法,计算了含双缺陷的一维准周期光子晶体的透射谱,并侧重分析了缺陷模的特征。结果表明:当两缺陷层间距较小时,两缺陷模分裂的距离较大,对应的透射率较小;而当两缺陷层间的光学距离变大,两缺陷模的间距变小,缺陷膜的透射率增加。两缺陷模间的关联系数随两缺陷层间的光学厚度的增加而减少。缺陷层光学厚度增加时,缺陷模向长波方向平移,反之向短波方向移动。缺陷层光学厚度的变化对缺陷模的透射率几乎没有影响。     

对称双缺陷光子晶体的缺陷模规律

为了了解对称双缺陷光子晶体的传输特性,采用传输矩阵法进行了数值模拟研究。当两缺陷层中间的介质层数目大于缺陷两外侧介质层总数时,在禁带中只出现单一的缺陷模,且其透射率随它们的差异的增大而迅速减小;但当中间的介质层数目小于两外侧介质层总数时,在禁带中将会出现两个透射率为1的缺陷模,且两缺陷模的间距随它们的差异的增大而增大。结果表明,缺陷层的位置对缺陷模的影响较大,要使缺陷层中的局域电场得到有效提高,必须使缺陷层靠近光子晶体的正中心。     

一维光子晶体的对称缺陷模特性

基于介质薄膜理论,设计了含对称缺陷的一维光子晶体结构,用传输矩阵法研究了该对称缺陷晶体的带结构及缺陷模的变化特点。结果显示,随缺陷层个数增大,缺陷模的峰值会增大,宽度会变窄;随缺陷层厚度增大,缺陷模会向长波方向移动,在一定厚度下会出现多缺陷模特点。随周期单元个数变大,缺陷模个数会减少,最终获得一窄带缺陷模。随周期单元厚度增大,禁带宽度明显变宽,缺陷模会变宽并出现右移特性。这些结果对设计新型光子晶体器件有着重要意义,如实现光波滤波器的可控选频、频带缩放功能等。     

一维二元光子晶体的带结构特性研究

用传输矩阵法研究了一维光子晶体的带隙结构。比较（AB）s（AB）t型和（AB）s（BA）t型的带隙,发现后者会出现共振模,且共振模与（AB）s（BA）t型的周期数有关。特别对含缺陷的（AB）s（c）m（BA）t型结构分析,发现缺陷层的位置、厚度变化,会影响缺陷模的幅度和位置,模的峰值会出现“此消彼长”现象。这些特性在光子晶体器件方面有重要的应用价值。     

一维缺陷光子晶体的模式特性研究

利用光学传输矩阵方法研究对称和非对称一维缺陷光子晶体的缺陷模式特性。研究发现：1个缺陷可以导致光子禁带中出现多个缺陷模式；缺陷夹层厚度为零时，非对称结构中缺陷模消失，而对称结构中仍然存在缺陷模；两种结构的缺陷模式数目以及每个缺陷模的位置波长值均与缺陷夹层的光学厚度按正比例关系增加；两种结构的模式移动速度基本相等，并且与缺陷模式的阶数按反比例规律下降。     

一维缺陷光子晶体多个禁带中的窄带缺陷模

用特征矩阵法研究了一维缺陷光子晶体的透射谱。结果发现:在一维缺陷光子晶体的透射谱中的多个禁带内都有窄带缺陷模,窄带缺陷模的波长越大,其宽度越大;当入射角增大后,波长越长的窄带缺陷模的强度变化越小,位置向短波方向移动越多,且S偏振光与P偏振光的窄带缺陷模的分离越大;增大一维缺陷光子晶体中周期性介质的厚度,窄带缺陷模的波长和移动的范围都增大。本研究对一维缺陷光子晶体的窄带缺陷模的选择使用具有重要意义。     

一维准周期结构光子晶体的滤波特性

研究了按照Fibonacci序列排序的一维准周期结构的光子晶体滤波特性，由于这种结构的可调参数多，人们很容易得到在红外波段1550nm附近窄带滤波窗口，透过率可达到近99％以上，而窗口以外的透过率在0．01％以下，当调节周期数、分层厚度、两种介质的折射率及相对折射率这些参数，就会出现多波长滤波器，并设计了一种通道间隔为0．8nm的多通道波分复用滤波器，在光通信中将得到很好的应用。     

一维复周期全息光子晶体禁带研究

利用传输矩阵法对折射率渐变的一维复周期全息光子晶体的带隙结构进行了数值计算,分析了针对记录材料重铬酸盐明胶,在这种光折变介质中存在光子带隙,继而讨论了折射率、折射率调制度、以及介质厚度对光子带隙的影响.通过计算发现,在制作光线正入射时,折射率和折射率调制的改变不影响禁带位置,禁带宽度随着所使用的记录介质折射率的增加而减...     

含单层负折射率缺陷的光子晶体的光学特性

利用转移矩阵法研究了含单层负折射率缺陷的一维光子晶体缺陷模的光学特性。结果表明,随着缺陷层厚度的增加,缺陷模的频率呈现分阶段的变化。第一阶段为单调递增,第二阶段为过渡过程,第三阶段为单调递减。这些性质与缺陷层为正常材料的相应结构有很大的不同。尽管第三阶段与之有点相似,但此时移动的速度却较大。研究还发现,整个过程缺陷模移动得比缺陷层为正常材料时要快。     

负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体缺陷模特性

本文提出了负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体结构,利用传输矩阵的方法给出了TE波和TM波的透射率,结果表明在TE波中出现两个及多个缺陷模,TM波存在单缺陷模,两种偏振状态不同的透射波的缺陷模能分开,得出了光通过负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体后TE波和TM波随入射角的变化特性、随缺陷层厚度的的变化特性。这些特性用于光子晶体多通滤波、光子晶体偏振和激光谐振腔等器件的设计具有重要意义。     

二维光子晶体负折射率的数值分析

为了研究光子晶体负折射率所在的频率范围,基于有限元算法分析数值来求解二维光子晶体的带隙结构,这一过程涉及如何设计数学和物理模型,设计有限元算法的求解方程,对数值结果进行物理分析.首先使用有限元算法将布里渊区域内所有相关频率上波矢空间中的点都计算出来以绘制等频率面,然后绘制不同空气孔半径下的等频率面,最后在等频率面的结构上找到群速度为负的方向就能得到负折射率所在的频率区间.同时,比较不同空气孔半径对光子晶体负折射所在频率区间的影响,可为光子晶体器件的制备提供支撑.     

Intrinsic Surface and Bulk Defect Modes in Quasi-Periodic Photonic Crystals

By analyzing resonances in the local density of states (LDOS) for a fivefold 2-D quasi-periodic photonic crystal (QPC), we reveal the presence of a well-defined number of defect modes in the spectral region of a low LDOS, which are intrinsic to this class of photonic structures. We may distinguish between surface modes, depending on the truncation of the finite-sized structure, and bulk modes. All defects can be traced to a configuration of closely spaced cylinders. Due to mutual coupling, their collective eigenresonance is strongly shifted into the spectral region of a low LDOS, and they appear as defect modes, which are comparable to acceptor modes in periodic photonic crystals. Control over the geometrical parameters of such resonators allows for a simple adjustment of the defect mode frequencies in QPCs.     

含缺陷一维光子晶体电场分布研究

文章给出了任意入射角时光在一维光子晶体中的透射率及电场分布的解析式,研究了不同的入射角、入射光角频率、缺陷层折射率及光子晶体周期数对含缺陷的一维光子晶体场强分布的影响,同时研究了缺陷层的吸收系数对光子晶体透射率及场强分布的影响,所得到的一些结论为光子晶体的制备及应用提供新的有价值的理论依据。     

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。     

用散射短阵法求二维光子晶体缺陷内的场分布

本文介绍了一种新颖而高效的计算位于二维光子晶体缺陷中电磁场模式的方法，这一方法是通过将光子晶体中每个柱体的散射场叠加起来而得到所求场的，用该方法计算了两例具体的光子晶体结构，得到了满意的结果。     

Scattering Matrix Method for Modeling Defect Modes in 2-D Photonic Crystals

A novel and numerically efficient treatment of electromagnetic modes localized at defects in two-dimension (2D) photonic crystals is presented in this paper. The method represents the fields in terms of scattered fields by each column of the photonic crystals. With the method, the field distributions in two photonic crystal structures are calculated with satisfying results.