光子带隙型光子晶体光纤的研究

实验证明,空心的空气-石英光子晶体光纤的纤芯可以局域光,并在理论的基础上,得到光子带隙存在的条件,特定的波带受到限制并沿光纤传导;与每一个波带相对应的光子晶体包层中出现一个完全的二维光子带隙,随着空气填充率的增加,光子带隙的相对大小也会随之变大,而且当减小空气孔尺寸时,光子带隙将被抑制。采用透射谱法在红外波段对带隙型光子晶体光纤进行测量,通过比较光纤的透过谱与光源的光谱,确定是否存在光子带隙。     

空芯光子晶体光纤中光子带隙的测量

利用全矢量法对空芯光子晶体光纤的光子带隙的存在进行了数值模拟,并通过实验进行了证实。采用透射谱的方法对带隙型光子晶体光纤分别在可见光以及近红外波段进行了测量,光从光纤的一端注入,探测器从另一端接收,实验结果发现可见光附近没有明显的透射带,而在波长为2591nm处出现了一个很强的透射带,证明了光子带隙的存在,与理论模拟相一致,实验的重复性好。     

1维光子晶体的带隙研究

为了得到给定波长为通带或禁带的光子晶体,采用光学传输矩阵方法,模拟研究了由光子带隙结构如何得到相应的光子晶体结构.通过优化计算得到了指定波长带隙结构的光子晶体.结果表明,光学传输矩阵法完全能得到给定波长为通带或禁带的光子晶体.这一结果有助于光子晶体的广泛应用.     

太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性

用平面波展开法研究了太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性。数值计算了以硅为背景的空气圆柱构成的二维三角晶格光子晶体的能带结构和态密度,计算表明r=0.50a和r=0.46a时,E偏振和H偏振分别出现最大光子带隙,带隙宽度分别0.1097THz和0.1935THz,在r=0.48a出现最大完全光子带隙,带隙宽度为0.0759THz,光子晶体态密度的分布也表明了存在光子带隙的范围,研究结果为太赫兹器件的开发提供了理论依据。     

光子晶体带隙法在溶液浓度测量中的应用

本文从光子晶体带隙理论出发,分析了相对带隙宽度与测量溶液浓度的之间的对应关系,提出了采用光子晶体平面波展开法测定牛奶浓度的新方案。通过研究以硅半导体材料为背景介质周期性排列空气孔圆柱构成的光子晶体,发现在高频率区域,二维三角晶格结构各向同性光子晶体的光子带隙随待测溶液百分浓度不同而单调变化的。这对浓度测量和高血糖患者的临床应用有一定的指导作用。     

基于SOI的光子晶体波导的研究

给出了基于SOI晶片、带隙中心位于1550nm的光子带隙材料及光子晶体波导器件的设计方法。采用基于超原胞的平面波展开法和基于完美匹配层边界条件的三维时域有限差分法,对二维光子晶体平板的带隙结构及光波传输进行仿真。在大量计算和优化的基础上,设计了适于248nm深紫外曝光和0.18μm离子束刻蚀工艺的光子晶体带隙材料及波导器件,得到了初步的工艺实验结果和样品SEM测试结果。     

光子带隙加窗技术在功率放大器中的应用

利用光子带隙的带阻特性,抑制功率放大器的二次谐波分量,可提高功率放大器的输出性能的特点,制作了加窗光子带隙电路并进行了测量.结果与传统光子带隙结构相比,有效改善了在通带内射频传输特性的平坦度.     

二维复周期光子晶体的带隙结构

提出了由二维六边形结构和三角结构叠合构成的复周期光子晶体 ,利用平面波展开法计算了由空气中的介质圆柱棒组成的该复周期光子晶体的带结构。结果表明二维六边形结构和三角结构叠合构成的复周期结构的光子晶体可以形成很宽的TE波光子带隙 ,并且具有较宽的TE波和TM波带隙重叠的绝对光子带隙     

介质覆盖对光子晶体带隙的影响

贴片光子晶体是一种布拉格散射型光子晶体。本文对两种不同介质覆盖的平面贴片型微波光子晶体采用周期矩量法进行分析，绘出其能带结构图，并对这两种光子晶体加载不同介质时对表面波的传播特性进行了测试，对理论分析的结果加以验证。根据实际测量，对于同一种介质，覆盖层厚度对带隙影响不明显。而随着覆盖层介电常数的增加，带隙的高端将向低端偏移甚至带隙会完全消失。测量结果与理论仿真一致，为介质覆盖光子晶体的设计提供了参考。     

二维圆形三角晶格光子晶体带隙

利用平面波展开法计算了二维各向同性的不同介质圆柱组成的三角晶格光子晶体的带隙,并比较了以介质为背景空气圆柱组成的光子晶体和以空气为背景介质圆柱组成的光子晶体带隙的大小,发现以空气为背景的光子晶体带隙很小,而以介质为背景的光子晶体,其介电常数越大,在相同的填充率的前提下所产生的带隙就越大,带隙数目也越多.     

光子带隙结构在微带带通滤波器中的应用

介绍了两种带有一维光子带隙(Photonic Bandgap，简称PBG)结构的馓带带通滤波器。它们具有良好的慢波滞阻特性，同时在结构上又无须腐蚀接地板．而仅仅修改微带线的形状。计算仿真与测量结果基本相符合。     

Novel Microstrip Photonic Bandgap Cell Structures

In general, a planar microstrip photonic bandgap (PBG) structure os a periodic array of holes etched in the ground plane of a microstrip line. To use a circuit with a PBG, the PBG structure cannot be fixed on a metal base and needs to be shielded. In this paper, two kinds of novel microstrip PBG unit cells with special patterns etched in the strip line, which can be used as the conventional microstrip circuits, are proposed and analyzed in detail. The results show that the transmission line theory is valid for the theoretic analysis of PBG circuits.     

Influence of a metallic enclosure on the S-parameters of microstripphotonic bandgap structures

Planar microstrip photonic bandgap (PBG) structures are periodic arrays of holes etched in the ground plane of a conventional microstrip line. Most of the published studies considered the PBG as an unshielded structure. However, to fabricate a circuit with a PBG structure, a metallic enclosure is often needed. Thus, the S-parameters of the PBG structure will be altered correspondingly. In this paper, the influence of the metallic enclosure on a shielded PBG structure as well as the finite ground plane on an unshielded PBG structure on the S-parameters are analyzed using the finite-difference time-domain (FDTD) method. Conditions for which the influence can be neglected are obtained. The results are useful for the applications of PBG structures     

光子带隙结构在微带线中的应用

提出了一种用于微带线的光子带隙结构,该结构由在微带线的底板上光刻出成周期型的正方形环缝组成,对此结构进行了仿真.通过改变环缝的边长,可以看到它们具有不同的阻带特性.     

用于CO传感的空芯带隙型光子晶体光纤的研究

光纤气体传感器具有灵敏度高、防磁、防爆、远程控制等优点.而将空芯带隙型光子晶体光纤应用于气体传感,将使得气体传感与检测的灵敏度进一步提高.文章针对一氧化碳气体的特性及传感器对带隙型光子晶体光纤性能的要求,利用平面渡展开法和矢量有限元法,通过分析计算,得出所需的光纤的基本参数,即纤芯的半径、空气孔的半径和间距,使其在纤芯中的传输率达到90%以上,其应用可以使传感器的检测灵敏度得以提高.     

甚宽带PBG滤波器结构

研究了光子带隙结构作为微带电路衬底的情况,分析其阻带特性的形成以及对电路性能的影响.提出了利用级联与混合并联结构设计具有很宽频带的滤波器形式.实验测量了其传输特性,验证了频率阻带的存在和作为宽带滤波器结构的可行性.     

各向异性矩形光子晶体禁带结构及量子效应

利用光波在一维各向异性矩形光子晶体中横向受限的条件,研究了光波在其中出现的模式量子效应,并利用特征矩阵法计算了TE波和TM波各模式的禁带的变化规律,得出了一些一维各向异性矩形光子晶体禁带的新结构。禁带的频率和透射角都随模式量子数的增加而增大。同一模式禁带的频率随矩形边长的增加而减小。     

一维平板光子晶体中电磁波的模式和带隙

利用特征矩阵法研究了一维平板光子晶体中电磁波的模式及其带隙结构。推导出一维平板光子晶体中电磁波各个模式满足的条件,计算出TE波和TM波各模式的禁带随模式量子数、平板厚度以及入射角的变化规律。得出了一些不同于一维非受限光子晶体禁带的新结构。     

一种新型微带光子带隙结构的优化设计

本文对一种渐变尺寸的新型光子带隙结构进行了优化设计。根据优化后得出的最优结构参数 ,设计出PBG结构。实验结果证明 ,这种优化后的新型结构可以在保持阻带抑制幅度的同时减小通带内的波纹     

High birefringence photonic bandgap fiber with elliptical air holes

In this paper, we proposed a high birefringence photonic bandgap fiber (PBGF) with elliptical air holes in cladding and circular air hole in core. The forbidden gaps of the honeycomb structure are calculated when the circular air holes are deformed to the elliptical shape. And the birefringence of the PBGFs is investigated by using a full-vector finite element method (FEM) and the numerical results are presented.