基于多模干涉的二维三角晶格光子晶体分束器

光分束器光接入系统的核心器件,是光子多功能设备和系统的关键构成模块,为满足急速增长的数据通信业务对光分束器的需求,本文在完整三角晶格光子晶体中引入五条平行光子晶体波导组成多模干涉系统,利用自成像效应的多模波导与微腔耦合,提出了一种新型二维三角晶格光子晶体四端口分束器.利用时域有限差分法进行仿真分析,结果表明:在一定范围...     

温度场对实芯光子晶体光纤的影响分析

光子晶体光纤可广泛用于光纤通信系统、光电信号检测等有源和无源光器件中.利用Edlen公式分析了温度场对实芯光子晶体光纤的空气孔折射率的影响并应用热传导模型对光子晶体光纤石英介质在温度场作用下产生的热应力及折射率分布变化进行了分析,讨论了温度场变化导致光子晶体光纤中光脉冲相位和模式双折射的波动影响.与传统单模光纤相比光子晶体光纤中传播的光脉冲对温度具有较弱的敏感特性,在光电信号检测等无源器件中更具优越性.     

Resonant tunnelling in nc-Si/SiO2 multilayers at room temperature

Nc-Si/SiO2 multilayers were fabricated on silicon wafers in a plasma enhanced chemical vapour deposition system using in situ oxidation technology,followed by three-step thermal treatments.Carrier transportation at room temperature is characterized by current voltage measurement,and negative different conductances can be observed both under forward and negative biases,which is explained by resonant tunnelling.The resonant tunnelling peak voltage is related to the thicknesses of the nc-Si and SiO2 sublayers.And the resonant tunnelling peak voltage under negative bias is larger than that under forward bias.An energy band diagram and an equivalent circuit diagram were constructed to analyze and explain the above transportation process and properties.     

Transmission of a microcavity structure in a two-dimensional photonic crystal based on macroporous silicon

Photonic crystals consist of regularly arranged dielectric scatterers of dimensions on a wavelength scale, exhibiting band gaps for photons, analogous to the case of electrons in semiconductors. Using electrochemical pore formation in n-type silicon, we fabricated photonic crystals consisting of air cylinders in silicon. The starting positions of the pores were photolithographically pre-defined to form a hexagonal lattice of a=1.58 μm. The photonic crystal was microstructured to make the photonic lattice accessible for optical characterization. Samples with different filling factors were fabricated to verify the gap map of electric and magnetic modes using Fourier-transform infrared (IR) spectroscopy. The complete band gap could be tuned from 3.3 to 4.3 μm wavelength. We were able to embed defects such as waveguide structures or microcavities by omitting certain pores. We carried out transmission measurements using a tunable mid-IR optical parametric oscillator. The resonance is compared with theoretical expectations.     

Si02光子晶体的制备及其自组装带隙特性研究

首先运用Stober溶胶凝胶法制备单分散Si02球形颗粒,通过扫描电镜研究各种反应条件如氨水浓度、无水乙醇的量、TEOS的浓度、温度等对二氧化硅的颗粒大小和形貌的影响,并通过SEM对样品的表面形貌进行了表征。通过研究改变垂直沉积法的各种条件对组装成的Si02光子晶体的带隙特性的影响。分析微球粒径、悬浮液中微球的体积分数、基片与液面之间所成的角度对光子晶体带隙性能的影响,并总结了较佳的垂直沉积法条件。     

室温下nc-Si/SiO2多层膜结构中的共振隧穿现象

采用等离子体淀积和原位氧化技术,并结合后续的热退火处理制备了nc-Si/SiO2 多层膜结构。通过电流电压特性对室温下器件中的载流子输运过程进行了表征。在正向和反向偏压下的电流电压特性曲线中都表现出了由于共振隧穿引起的负微分电导。共振隧穿产生的峰值电流对应的电压值与器件结构中的势垒层厚度相关,势垒层越厚,发生隧穿的峰值电压越高。文中通过器件的能带结构简图和等效电路图对正向、反向偏压下的共振隧穿峰值电压差异进行了细致的分析。     

二维聚合物分散液晶光子晶体的制备与研究

为了改善现有聚合物分散液晶(PDLC)光子晶体(PC)的制备方法和电光特性,利用532nm激光干涉条纹引发聚合物和液晶的混合物相分离,采用全息两次不等时曝光的方法,即第1次曝光完成后,将样品沿基板中心法线旋转60°进行第2次曝光,制备得到电可调谐的二维三角格子的PDLC-PC。实验结果表明,两次曝光的时间对聚合物和液晶的相分离程度影响很大,用偏光显微镜观察优化条件下制备得的二维PDLC-PC发现,聚合物和液晶在二维空间上呈规则的三角格子周期性分布。用波长为633nm的He-Ne激光器探测得到在未施加电压时不同晶格常数的PDLC-PC的衍射图样,并根据一级衍射的电光变化曲线,可以看到,其衍射效率可以利用电场进行有效的调节。     

光子带隙型光子晶体光纤温度传感特性分析

为了提高光子带隙型光子晶体光纤的温度灵敏度,提出了在纤芯环上并入高折射率液体圆柱的新结构,并利用全矢量有限元法对提出的结构进行了仿真,得到了温度对光纤有效折射率、纤芯能量和有效模面积等传输特性的影响。结果表明,随着温度的升高,光纤的有效折射率和有效模面积会减小,纤芯能量会增加,且零群速率色散点向短波长方向移动,尤其在短波长条件下光纤传输特性随温度变化趋势更加明显。该研究提高了光子带隙型光子晶体光纤传输特性的温度灵敏度,使其更加适合于温度传感方面的应用。     

使用二维光子晶体设计极化分离器

设计了一种二维光子晶体的极化分离器,时域有限差分模拟和频率等高线图均用来显示这种器件是如何在给定的频率下工作的,其工作原理来源于二维光子晶体对TE和TM模式有着不同的色散特性,这种器件可以使用在集成光学和微波技术.     

填充混合液体的光子晶体光纤温度传感研究

为获得高灵敏度光子晶体光纤温度传感,在实心光子晶体光纤（PCF）空气孔中填充氯仿和酒精等高折射率热敏液体的混合物。理论上采用有限元法分析了温度对光纤模场面积和限制损耗的影响。通过调节液体的混合比,使损耗对温度的灵敏度达到最大值,实现了高灵敏度PCF温度传感。实验表明,填充液体的长为4mm的PCF温度传感器,灵敏度经检测...     

光子晶体光纤模式截止特性的理论分析

"无限单模传输"特性是光子晶体光纤最引人注目的特性,Birks等用有效折射率模型对其进行了合理的解释,但定量分析误差很大,而且由于进行了标量近似,填充比较大时不适用.我们仍采用该法,但作了改进:(1)有效纤芯半径和二阶模截止的归一化频率的选取更准确;(2)采用了全矢量方法.研究了光子晶体光纤的模式截止特性,得到了在不同结构参量下归一化频率与相对波数的依赖关系和二阶模截止的相对波数与结构参量的依赖关系,并由后一关系曲线及其渐近线将光子晶体光纤的工作区域划分为无限单模、单模和多模区域.结果与其它数值方法的结果一致性很好,而且方法较其它方法更为简便.     

光子晶体的吸收对光子晶体滤波器设计的影响

引入复折射率并利用特征矩阵法,研究了光子晶体的吸收对滤波通道峰值和半高宽的影响.得出:滤波通道的峰值随光子晶体的消光系数增加而迅速减小.滤波通道的半高宽随消光系数增加而增大.滤波通道的峰值和半高宽都随有吸收的光子晶体的周期数增加而迅速减小.设计光子晶体滤波器时,应选择消光系数尽可能小的材料,并且光子晶体的周期数不宜大.     

基于温度自补偿的光子晶体光纤光栅的应变传感特性研究

在正六边形包层空气孔中填 充特定负折射率温度系数材料,通过温度自补偿实现非温度依赖的应变传感检测。基于耦合 模理论,建立 传感分析模型,结合控制变量法对不同温度和波长下的模式有效折射率进行数值分析。在包 层空气孔填充 不同液体材料,探究基模以及一阶光波模式的谐振波长对温度的不敏感特性,并对PCFBG中 不同光波模 式的温度/应变传感特性进行对比研究。计算结果表明,在包层空气孔填充材料I,环境温度 由－20℃升至100℃,基模光场的反射峰中 心波长仅漂移2.3pm,应变 灵敏度达到1.234pm/με;在包层空气孔 填充材料II, 一阶光波模式仅漂移4.6pm,应变灵敏度为1.311pm/με。表明在光子晶体光纤包层空气孔中填充对应的 温度补偿材料能有效实现具备温度稳定性的高灵敏度应变传感监测。     

镀有铜膜的锥形光子晶体光纤温度传感器

提出一种镀有铜(Cu)膜的锥形光子晶体光纤(TPCF) 倏逝波耦合温度传感器。其结构是在两段单模光纤 (SMF)之间熔接上一段长为20mm的PCF,并在熔融拉锥后的TPCF表面 上蒸镀一 层Cu膜制成的。熔接机放电电流设置为10mA,拉锥机拉锥速度为0.08mm/s,H₂流量为160mL/min。拉 锥完成后的TPCF锥腰最细处为68.47μm,传感器干涉条纹对比度为 8dB。将传感器放入温控箱中, 传感器两端分别连接至宽带光源(ASE)和光谱仪(OSA)上进行温度传感实验。实验结果表明, 当锥区长为10mm,镀 Cu膜厚为110nm时,在30～80℃温度变化范 围内,传感器的温度灵敏度最高可达0.075dB/℃。本文制作的传感 器 具有结构紧凑、制备简单和灵敏度高等特点,可用于工业生产、生物医学和电力电子等领域 的温度检测。     

Design and analysis of multi-channel drop filter using dual L defected hexagonal photonic crystal ring resonator

In this paper, dual L defected hexagonal Photonic Crystal Ring Resonator (PCRR) using Channel Drop Filter (CDF) is designed for Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) systems. In this structure, the external rods of the ring resonator are arranged in a hexagon and the internal rods are removed in L arrangement for introducing defects. Scatter rods are used to prevent leakage. By using the L defected hexagonal resonator, a multi-channel CDF is designed, which exhibits multiple wavelengths of CWDM (1500 nm–1600 nm) region. In addition, the selection of rod size and the position of rods in the proposed multi-channel CDF are validated by varying the radius of coupling and scattering rods, as well as the position of resonators, respectively. By using plane wave expansion and opti Finite Difference Time Domain (FDTD) method, the electromagnetic wave propagation and the photonic band gap are obtained.     

室温350~850 nm ZnSe晶体生长及阴极荧光光谱图谱分析

室温下利用阴极荧光光谱技术对ZnSe晶体进行了350~850 nm的无损全光阴极荧光图谱检测,分析了晶体内部缺陷及夹杂情况,室温下测得ZnSe晶体在400~550 nm的阴极荧光光谱,阴极荧光光谱测得462 nm处的ZnSe本征发光峰。缺陷处测得462 nm的本征发光峰和453 nm的缺陷发光峰,结合能谱分析,ZnSe晶体表面缺陷处的Zn：Se比约为6：4。阴极荧光图谱中缺陷处发光峰主要来自Zn夹杂缺陷发光。     

Preparation of one-dimensional photonic crystal with variable period by using ultra-high vacuum electron beam evaporation

One-dimensional photonic crystal with variable period has been prepared by using the method of ultra-high vacuum electron beam evaporation. Advantage of this method is gaining variable period easily. The transmittance of the photonic crystal has been also studied.     

Optimized butt coupling between single mode fiber and hollow-core photonic crystal fiber

In this paper, the optimum gap for maximum light coupling between Single Mode Fiber (SMF) & Hollow Core Photonic Crystal Fiber (HC-PCF) is theoretically computed and experimentally demonstrated. The Gaussian beam profile emanating from transmitting fiber undergoes Fresnel diffraction in the air up to some distance till its diffracted Mode Field Diameter (MFD) matches with the core diameter of receiving fiber. Theoretically computed such distance provides an optimum gap for maximum light coupling between these two fibers. The optimum gap is numerically computed as 7.618 μm and 12.598 μm for SMF to HC-PCF and HC-PCF to SMF light transmission configurations respectively and is verified experimentally. This optimized gap is useful for HC-PCF based devices to be joined to SMF as a transmission medium.     

感应耦合等离子刻蚀二维低纳米级GaAs基光子晶体的过程优化研究

本文主要描述了用感应耦合等离子刻蚀系统（ICP）制作具有低纳米级空气孔阵列二维GaAs基光子晶体的过程。通过改变ICP功率,RF功率以及腔压三个参数,对光子晶体空气孔的侧壁和表面特性进行了系统的研究。结果表明,ICP功率的变化对空气孔侧壁和表面光滑度没有明显的影响,相反,RF功率和腔压对其起着重要的作用。最后通过优化各种过程参数,成功地获得了具有垂直平滑,直径约为130nm空气孔的光子晶体。本文ICP系统参数对光子晶体特性的影响主要通过扫描电镜进行分析,另外这种制作方法不局限于GaAs 基光子晶体,也可以应用于其它材料光子晶体的制作.     

含一缺陷层的一维液晶填充光子晶体缺陷模电场和温度调控特性

基于液晶折射率对温度和电场的特性,采用传输矩阵法,研究了含一缺陷层一维液晶填充光子晶体缺陷模的电场和温度调控特性。研究结果表明：当温度T在（273k,340k）内一定时,随着垂直入射光与电场方向间夹角θ在（0,π/2）内增大,缺陷模波长向短波方向漂移,最大调控波长为373?。当夹角θ在（0,π/2）内一定时,随着外界温度T在（273k,340k）内升高,缺陷模波长发生改变,变化量先负后正,最大调控波长为219?。当θ= 0.7505时,不管外界温度T在（273k,340k）内如何变化,缺陷模波长保持不变。温度对缺陷模波长的影响比垂直入射光与电场方向间夹角θ对缺陷模波长的影响更弱。