一维掺杂光子晶体的带隙结构及特征的研究

基于传输矩阵法,数值模研究了光子晶体带隙特征与光子晶体结构参量的关系。研究表明：一维光子晶体的带隙是由光子晶体结构决定的,单个基本周期结构的光子晶体不具有带隙结构,随着周期数的增加,光子带隙结构逐渐形成,禁带中心无导带;当掺杂时,禁带中心位置出现一个极窄的导带,并且导带深度随着杂质层折射率的增大而逐渐变浅,一维光子晶体的这种特性可应用于滤波器件和光学谐振腔的设计。     

二维光子晶体耦合器耦合特性分析

基于平面波展开法计算了光子晶体能带结构和带隙分布图,利用FDTD对具有四方晶格的光子晶体耦合器的传输特性进行了研究,讨论耦合作用长度和耦合臂间距对耦合比的影响,并给出传输场分布.研究结果显示,光子晶体可以实现耦合器的功能,耦合作用长度比耦合臂间距对耦合特性影响大,耦合臂间距达到一定程度则不会发生耦合.适当的设计耦合器耦合作用长度和耦合臂间距可以实现任意分光比的光耦合器,这些对于研究光子晶体器件和光子集成回路具有一定的参考价值.     

一维光子晶体光子禁带研究

设计SiO2/TiO2一维光子晶体,利用琼斯矩阵理论,模拟分析其禁带特性。结果表明：光子禁带随光子晶体介质厚度比的增大而加宽,且往长波方向移动;光子禁带不受光子晶体周期数的影响。根据理论模拟得出的最佳参数制作了应用于光通讯波段的一维光子晶体带阻滤波器,并测量了该光子晶体的光子禁带,实验结果与理论模拟一致.     

准周期结构一维光子晶体的透射谱

提出了折射率和层厚分别递增或递减的准周期一维光子晶体结构，并用传输矩阵计算了此类准周期光子晶体的透射谱，其光子带隙均相对于周期性光子晶体带隙产生了移动．当折射率递变时，移动方向与递变符号有关．当层厚递变时，光子带隙均向长波方向移动．光子带隙移动量的大小随周期数的增加而增加．     

光子晶体及其应用

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料。文章介绍了光子晶体的基本概念,物理特性及其在光学、微波等方面的应用。     

准周期结构一维光子晶体的透射谱

提出了折射率和层厚分别递增或递减的准周期一维光子晶体结构,并用传输矩阵计算了此类准周期光子晶体的透射谱,其光子带隙均相对于周期性光子晶体带隙产生了移动。当折射率递变时,移动方向与递变符号有关。当层厚递变时,光子带隙均向长波方向移动。光子带隙移动量的大小随周期数的增加而增加。     

电磁波在一维光子晶体中的传播

利用一维时域有限差分（１－Ｄ ＦＤＴＤ）方法计算了电磁波在一维光子晶体中的透射和反射特性,分析和研究了一维光子晶体的光子带隙结构。     

光子晶体中光场-原子束缚态

目前文献多采用一种近似表达式来表示光子带隙附近的色散关系 ,而远离光子带隙区域时该式并不适用。完善了光子晶体中光场色散关系的近似表达式 ,给出一种适用于整个频域范围内的色散关系近似表达式 ,克服了积分只能限制在光子带隙附近的困难。光子晶体中原子的自发辐射呈现出一些新的性质 ,提出一种简便的方法 ,即求系统本征值的方法来研究光子晶体中的光场 -原子束缚态。在新的色散关系下 ,用求解系统本征值的方法讨论了光子晶体中单个二能级原子的自发辐射形成的光场 -原子束缚态的性质。结果发现束缚态的性质与原子的能级跃迁频率相对光子带隙边缘频率的位置有关。     

一维光子晶体滤波器的设计

利用光子晶体的光子禁带和光子局域的两点特性,对一维光子晶体带隙和加入缺陷后光子禁带中出现极窄透射带宽进行了分析,设计了中心波长在532 nm、透射谱线宽度低至0.0002 nm,中心波长透射率接近100 %,带外透射率为0 %的一维光子晶体滤波器,并对一维光子晶体滤波器的滤波特性进行仿真.结果得出:在入射角偏移时,透射峰中心波长向短波方向偏移,峰值透射率有所下降,运用缺陷层厚度变化可导致透射峰偏移的特性,对入射角引起的透射峰偏移进行修正.     

二维光子晶体线缺陷特性的FDTD分析

将时域有限差分方法(FDTD)用于二维光子晶体线缺陷特性研究.以二维光子晶体TE模作为研究对象,计算了近红外电磁波在光子晶体直线缺陷内的透射率分布及在具有拐弯的线缺陷光子晶体内拐角处透射率分布.结果表明,处于禁带内的电磁波能在线缺陷内传播,且在拐角处能耗较小.计算了处于带隙内的单频时谐波在几种线缺陷结构内的传播行为及电场分布,从电场值分布仍可得到单频时谐波在拐角处能耗小的结论.