二维光子晶体1.55μm带隙中心的优化设计

利用平面波展开法对正方晶格二维光子晶体带隙随结构参数的变化进行了研究,计算结果表明,能带频率随着归一化半径r/a的增大有减小的趋势,带隙宽度是先增大后减小.带隙宽度随介电常数比ε的变大而增加,能带频率有减小的趋势.当格子常数a=0.594μm,r/a=0.16,ε=13时得到能带中心波长为1.55μm,最大能带归一化频率宽度为0.15.     

变周期结构光子晶体的带隙研究

研究了变周期结构的光子晶体,即两种介质的厚度随单元数增加而变化,并对其光子能带特性进行了分析.研究发现,相对于周期性光子晶体,相同单元数的变周期结构的光子晶体具有更宽的光子能带带隙,且周期非线性变化比线性变化结构有更宽的光子带隙,这样对于同样宽的带隙的光子晶体,可采用较少单元数的变周期结构光子晶体,这一结果有助于光子晶体的广泛应用.     

无序一维三元光子晶体的能带特性研究

运用光学传输矩阵理论，研究了具有无序结构的一维三元光子晶体的能带特性。结果表明，与周期结构相比，无序结构可以显著地拓宽光子晶体的光子带隙；随取无序膜层数目的增加，带隙逐渐变宽，3种折射率介质均取无序的情况下，带隙拓宽到550～1800nm的区间范围，是周期结构光子晶体带隙宽度的2倍多。讨论了无序度、不同折射率分布对带隙的影响，随着无序度和高低折射率的差别的增大，带隙变宽。     

结构无序对8重准晶光子晶体带隙特性的影响

采用时域有限差分法(FDTD)对介质柱构成的8重准晶光子晶体(PQC)的光子带隙(PBG)特性进行了研究,分别讨论了介质柱尺寸无序和位置无序对其带隙宽度、位置和各向同性的影响.数值模拟结果表明,随着介质柱尺寸无序和位置无序的增大,8重准晶光子晶体带隙的中心频率向低频方向移动,带隙的相对宽度均变窄,但介质柱尺寸无序对带隙的影响远大于位置无序的影响.当尺寸无序达到介质柱半径的一半时,带隙完全消失,而对于相同大小的位置无序,相对带隙宽度只改变了1%;同时,在较大结构无序范围内,带隙的各向同性也能很好地保持.     

二维五筒型光子晶体结构的提出

设计了一种二维五筒型晶格光子晶体的结构,利用PWE方法计算并仿真了该结构的能带分布,分析出了其带隙分布与介质柱介电常数和占空比的关系,总结出了能带与两者之间的变化规律.通过与方形、三角和六角晶格结构的能带分布比较,得到了四种晶格具有最大完全带隙时的参数,发现五筒型光子晶体结构具有最大的完全带隙,为进一步光子晶体的实验制...     

基于A位空位的CH_3NH_3PbBr_3带隙调控研究

利用CASTEP软件包构建出钙钛矿太阳能电池光电转化材料(CH_3NH_3)_(1-x)PbBr_3的位形结构,研究A位空位对其结构、带隙以及光学性能的影响。研究表明:带隙对空位敏感。A位空位能够使钙钛矿材料CH_3NH_3PbBr_3的带隙降低,主要的原因是由于空位导致的p型掺杂,以及周围形成的负电中心。带隙对空位含量不敏感。空位含量的多少主要影响几何结构,但对能带结构和态密度的分布影响不大,即A位空位的出现使费米能级附近的导带数量增加,该贡献主要来源于s、p壳层电子。A位空位对带隙的成功调控,使得可见光范围内实现绿光到红光光电转换成为可能。     

新型复式矩形光子晶体完全带隙分析

文章提出一种复式矩形光子晶体结构,首先利用平面波展开法(PWM)计算这种光子晶体的能带结构,然后对结构参数值进行优化,得到较大的光子带隙.分析结果表明, 当采用单晶硅作为介质柱材料时,长方晶格的晶格常数比值为0.35～0.45,正方介质柱边长与长方晶格长轴比值为0.45～0.50,得到的完全带隙可达到0.50～0.58,完全带隙率达到近39%,这对于研制性能优良的光子晶体器件具有重要意义.     

太赫兹波在光子晶体中的传输特性

为了研究太赫兹波在2维正方晶格光子晶体中的传播特性,利用平面波展开法数值模拟了光子晶体能带结构和态密度分布。计算表明,E偏振当填充率f=0.6362和H偏振当填充率f=0.7845时出现最大光子带隙,在f=0.7791出现最大完全光子带隙;增加介电常数的差值,也增加了太赫兹波在正方晶格光子晶体中传输的带隙;光子晶体态密度的分布验证了存在光子带隙的范围。研究结果为太赫兹波器件的开发提供了理论依据。     

单折射率层缓变结构-维光子晶体的能带特性

利用特征矩阵方法研究了一类周期厚度变化的一维光子晶体的能带特性。该光子晶体保持其中一折射率层的几何厚度不变,而另一折射率层的几何厚度缓慢变化。研究表明,与通常的均匀结构光子晶体的带隙相比,这种光子晶体能使光子带隙拓宽。改变高折射率层的几何厚度,光子带隙的拓宽更为显著。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过缓慢改变光子晶体某一折射率层的几何厚度可实现对光子带隙的控制。     

格点形状和取向对二维光子晶体禁带的影响

以椭圆形和正方形介质柱组成的二维正方晶格为例,讨论了格点形状和取向变化时对光子晶体能带的影响,对比分析了波矢在周期性平面和不在周期性平面2种情况下的能带图.计算表明：格点形状和取向的适当变化可以使没有完全带隙的光子晶体出现完全带隙,低阶的完全带隙转变成高阶完全带隙.此外,经对比发现：波矢偏离周期性平面对椭圆形介质柱的正方晶格形成的完全带隙的影响,要比正方形介质柱正方晶格的完全带隙的影响要大得多.     

3维函数光子晶体的特性研究

为了研究3维函数光子晶体的光子禁带特性,采用平面波展开法计算得到色散曲线,推导了平面波展开法的相关计算公式以及介质球介电常数的函数关系式,探讨了可调参量函数系数I和介质球半径R₁对光子禁带特性的影响。结果表明,3维函数光子晶体呈立方体晶格分布,由介质球填充空气背景;与常规3维介质光子晶体相比,3维函数光子晶体不仅能得到可调谐的光子禁带,而且可以拓展禁带带宽,并增加光子禁带的数量;改变函数系数I的大小可以实现对光子禁带数量、位置和带宽的调谐;改变介质球半径R₁可以对光子禁带带宽实现展宽,并改变光子禁带的位置。该研究对设计新型可调谐器件是有帮助的。     

激光致盲干扰效能分析研究

为了分析研究激光致盲干扰的作战能力,评估激光致盲干扰的作战效能,基于激光致盲干扰的干扰原理和干扰效果评估准则,采用效能评估分析方法,总结出激光致盲干扰的干扰方程,从干扰方程出发,提出了致盲距离、致盲概率两个效能分析指标,给出了概念、计算模型,并进行了理论分析和仿真验证。结果表明,激光干扰机的输出功率越高,光束质量越好,致盲距离就越大;激光干扰机的定位精度越高,致盲概率就越大,从而分析总结出影响激光致盲干扰效果的因素,为激光致盲干扰研究奠定了基础。     

硅树脂调制的可调光子晶体

文章提出一种利用硅树脂调节光子晶体光子带隙的方法,光子晶体波导是通过往二维正方形光子晶体的介质柱之间填充硅树脂得到的,利用温度场改变硅树脂的折射率.数值模拟结果表明:通过温度场可对这种光子晶体的禁带结构进行调节.这种可调光子晶体可应用于制作新颖的偏光片和光开关.     

用平面波展开法计算二维方形光子晶体的带隙结构

用平面波展开法计算二维正方晶格光子晶体的带隙结构，对二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的Bloch波解进行了详细的推导，得出TE模和TM模下无缺陷时光子晶体的色散曲线，并设计了低频区域内具有较大带隙宽度的两种二维光子晶体的空间周期结构. 经过大量的计算，发现硅中的空气柱型光子晶体在红外波段TE模和TM模存在重叠的绝对光子带隙，并分别研究了空气中的硅介质柱和硅中的空气柱的TM模带隙宽度随空气柱半径和填充比变化的规律.     

2维复式正方晶格结构的完全带隙研究

为了获得较大的完全带隙,采用平面波展开法对2维光子晶体的带隙结构进行计算,通过栅格结构连接方形硅介质柱对正方晶格的带隙结构进行优化。在适当调整介质柱宽度和栅格宽度后,所构成的复式结构获得了较大的完全带隙。结果表明,在正方晶格结构的情况下,只有方形硅介质柱且其宽度为0.5a(a为晶格常数)时,仅存在TE模的带隙;只有同周期硅介质栅格结构且栅格宽度为0.22a时,仅存在TM模的带隙;复式结构的情况下,适当调整介质柱宽度w和栅格宽度d,在w=0.5a和d=0.05a时,可以获得较大的完全带隙,其宽度为0.0417ωe(ωe为中心频率);在w不变时,随着d的变化,在0.04a～0.11a出现完全带隙;在d不变时,随着w的变化,在0.42a～0.76a出现完全带隙;在4～36的范围内调整介电常数,在8.41～36之间能够出现不同宽度的完全带隙。这些结果对2维光子晶体的制作和应用是很有帮助的。     

1维3元非磁化等离子体光子晶体禁带特性研究

为了研究1维3元非磁化等离子体光子晶体的禁带特性,采用传输矩阵法仿真计算了电磁波在1维3元非磁化等离子体光子晶体的传播规律,用计算得到的电磁波透射系数讨论了周期常数、介电常数、介质层厚度和等离子体参量对其禁带特性的影响。结果表明,改变介电常数、介质层厚度和等离子体频率可以实现对带隙的调制,增加周期数和等离子体频率不能实现对禁带的拓展。这一结果为设计1维3元非磁化等离子体光子晶体器件提供了理论参考。     

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     

1维3元磁化等离子体光子晶体传输特性分析

为了研究1维3元磁化等离子体光子晶体的传输特性,采用传输矩阵法得到了TE波通过1维3元磁化等离子体光子晶体后的左旋和右旋极化波的传输特性,用计算得到的透射系数来讨论了周期常数、介电常数、介质层厚度和等离子体参量对其传输特性的影响。结果表明,改变介电常数、介质层厚度和等离子体频率可以实现对禁带数目和宽度的调谐,改变周期数和等离子体碰撞频率不能影响禁带带宽;等离子体回旋频率仅仅能影响右旋极化波的禁带带宽,对左旋极化波的禁带带宽无影响。这为设计1维3元磁化等离子体光子晶体器件提供了理论参考。     

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.