压缩六角格子[A(BC)]m结构光子晶体禁带特性

通过引入缺陷和色散介质方法,调控光子的运动状态,研究一种压缩[A(BC)]m结构负折射率光子晶体的TE波和TM波的传输特性和色散特性,研究发现两种模的禁带特性随入射角和色散介质折射率的变化而变化,并且其带隙比普通光子晶体的大,而透射带要窄,这为高品质低损耗的谐振腔、微波天线、透射光栅、光波导等新器件的研制提供理论依据.     

双芯光子晶体光纤的带隙及色散特性

为了研究双芯光子晶体光纤的带隙和色散特性,采用平面波展开法计算了双芯光子晶体光纤的带隙特性,当相对孔径d/A≥0.2时,归一化传播常数βA的增大,导致光子禁带宽度增加,利用空气导光的工作波长范围越大。并采用全矢量模型分析了双芯PCF的色散特性,得到了通过适当调整光纤的结构参量,可以获得灵活的色散特性的结果。当孔距A=2μm、相对孔径d/A=0.4时,在波长1.55μm附近,获得近480nm的超平坦色散区;随着相对孔径和孔距的增大,零色散点向短波长方向移动。这为制作高效传输光信号和高性能的保偏光纤提供了一个有效途径。     

正方形栅格全固态光子晶体光纤色散的研究

为了研究正方形栅格全固态光子晶体光纤色散特性,基于全矢量有限元法,对其色散特性进行了数值模拟.通过改变正方形栅格全固态光子晶体光纤的结构参量,分析比较了它们的色散特点,并通过改进结构得出一种零散波长在1.55μm的四方栅格全固态光子带隙光纤.结果表明,四方栅格全固态光子带隙光纤色散具有3个零色散点,其零色散波长随高折射率棒直径d的增大而向长波方向移动,其色散平坦程度随棒间距Λ的减少而变得更加平坦.这为全固态光子晶体光纤的设计和制作提供了理论依据.     

一维光子晶体中偏振态的色散特性

利用介质材料的色散关系和特征矩阵法研究了一维光子晶体中TE波和TM波两种偏振态的带隙随色散的变化特征。得出：介质材料的色散会对一维光子晶体中砸波和TM波两种偏振态的带隙结构产生明显的影响,并且TE波和TN波的一级和二级禁带随色散强度的变化特征有所不同。这些研究结果扩展了对一维光子晶体中TE波和TM波带隙结构的认识。     

二维色散介质光子晶体的能带结构求解问题研究

给出了一种计算二维色散介质光子晶体能带结构的方法，研究二维色散介质光子晶体的特性。考虑色散光子晶体，即介电常数ε=ε (ω)与频率ω相关，求解一个非线性特征值问题得到能带结构。首先，基于光子晶体电磁波传播的控制方程组推导出变分形式，对离散以后的非线性问题选择合适的解作为初始值，基于牛顿法对不同的波矢k值求解该非线性问题，获得色散关系ω(k)，从而得到光子晶体的能带结构分布。基于数值方法，求解了几种不同的色散介质光子晶体在横电（TE）、横磁（TM）模式下的能带结构，数值结果表明该方法是有效的。     

波在不同色散特异介质一维光子晶体中的传播

对由两种不同色散模型的负折射特异介质构成的光子晶体,利用传输矩阵法研究了微波段的电磁波在其中传播特性.两种特异介质均为双负,TE波和TM波以相同的角度入射,有相同的带隙结构,且带隙结构对入射角不敏感.其中一种特异介质为电单负,而另一种特异介质为双负时,光子带隙对TE波的禁带随入射角的增大而展宽;而当入射角大于0.5 rad,TM波的禁带不再改变.结果表明,该结构的光子晶体带隙在某些频率内具有全向反射特性.     

一种基于光子晶体的中远红外双波段兼容伪装材料

光子晶体作为一种新型人工结构功能材料,基于其光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。选择红外波段透明的薄膜材料A、B,设计出在中远红外波段具有高反射禁带的光子晶体,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了反射光谱。通过构造异质结构光子晶体,实现了光子带隙的展宽,该结构光子晶体基本上实现了中远红外双波段的高反射,在2.94~5.06μm和7.66~11.98μm波段的光谱反射率接近为1;在2.91~5.12μm和7.62~12.29μm波段的光谱反射率大于95%,较好地满足了中远红外双波段兼容伪装的要求。倾斜入射时光子晶体的TM波和TE波的反射光谱是不同的,随着入射角度的增加,TM波的带隙逐渐变窄,而TE波的带隙逐渐变宽。     

光子晶体光纤色散特性与结构关系的研究

利用基于多极法的数值模拟软件包对光子晶体光纤色散特性进行数值模拟和分析,发现通过改变包层空气孔直径d和空气孔间距A可以有效地调节光子晶体光纤的色散特性,即短波长零色散、近零超平坦色散和大负色散,得到了三种色散特性随光纤结构变化而变化的规律.     

低损耗近零超平坦色散光子晶体光纤的设计

设计了一种用于买现低损耗、近零超平坦色散特性的光子晶体光纤结构,这种结构光纤包层空气孔层数少,内三层空气孔直径相同,制作过程简单;应用多极法研究了此结构PCF各个参数特别是最外层空气孔直径对色散和损耗特性的影响,通过优化结构,设计出了在1.3μm至1.65μm波长范围内色散绝对值小于0.5ps/（nm.km）,1.55μm处损耗为4.5dB/km的低损耗近零超平坦色散光子晶体光纤。     

无限周期正负折射率光子晶体的全反射隧穿效应

为了研究一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体中光的全反射隧穿效应,利用色散法计算了TE波和TM波在大于全反射角入射一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体的色散函数。得出了一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体中TE波和TM波的全反射隧穿导带的频率随入射角的变化特性、全反射隧穿导带的频率随负折射材料厚度的变化特性。     

基于光子晶体光纤的色散补偿和色散平坦技术

本文介绍了在各种结构参数下光子晶体光纤的色散特性，总结了实现光子晶体色散补偿光纤和光子晶体色散平坦光纤的各种设计方法。利用光子晶体光纤结构设计的灵活性，可以设计出具有各种色散曲线的光子晶体光纤，而这些光纤大略可以分成两类：空气孔直径大小一致的普通光子晶体光纤和空气孔直径大小变化的光子晶体光纤。从数值仿真的结果来看，如果选择适当的空气孔分布结构，空气孔直径大小变化的光子晶体光纤可以具有非常优异的色散补偿和色散平坦特性。这些数值仿真为实际的光子晶体的制作提供了参考。     

光子晶体光纤参量放大的理论模拟

光子晶体光纤具有高非线性系数和非常灵活的色散特性，通过调节光子晶体光纤的结构参量，可在具有高非线性系数的同时对光子晶体光纤的零色散波长(λ0)进行调节。利用光子晶体光纤的这些特性可实现在所需波长上的高效率的参量放大。本文采用厄密-高斯函数展开的方法，计算了六角形光子晶体光纤(HF)的零色散波长，发现当气孔间距在1．1μm和2．6μm之间时，光子晶体光纤的零色散波长在1．55μm附近，并给出了零色散波长时气孔间距和气孔大小的关系曲线。对光子晶体光纤中的参量放大(OPA)进行了理论模拟，计算表明在20m光子晶体光纤中，当峰值功率为10W时，参量放大的增益可达60dB，或可获得300nm增益带宽。     

渐变空气孔光子晶体光纤色散特性分析

设计了一种渐变空气孔光子晶体光纤,利用带良性匹配层的时域有限差分法分析其色散特性,得到色散随结构参数的变化关系.仿真结果表明,优化结构参数可使光子晶体光纤在特定波长范围内保持近零超平坦色散特性,因而该种光纤可用于波分复用系统中.同时表明,时域有限差分法可有效应用于分析具有特定色散特性的光子晶体光纤.     

光子晶体光纤色散补偿特性和非线性系数的研究

利用全矢量等效折射率模型计算了光子晶体光纤结构参数对非线性系数及色散特性的影响,研究发现通过调节结构参数可以灵活设计波长在1.55 μm附近具有高色散值、负色散斜率、低非线性系数的色散补偿型光纤,数值模拟和分析表明光子晶体光纤应用于色散补偿型光纤的研究前景十分可观.     

中红外硫系光子晶体光纤参量放大特性模拟研究

硫系玻璃具有良好的红外透过性能（可达25m）,极低的声子能量（350 cm-1）,较大的玻璃形成区和极高的非线性折射率n2（为石英材料的100~1 000倍）。硫系玻璃光子晶体光纤因其优良的非线性特性在红外波段具有众多的潜在应用价值。设计一种高非线性特性的无As环保型的Ge20Sb15Se65硫系玻璃光子晶体光纤,利用平面波展开法对结构参数进行优化,获得了具有高非线性和宽带色散平坦的光纤结构参数,研究了其光学参量放大过程。数值模拟发现,通过调整光纤的色散零点,利用3.4 m激光泵浦,可对3.3~3.5 m波段信号光实现有效放大。     

等离子体填充二维金属光子晶体色散特性研究

 提出了等离子体填充的二维金属光子晶体模型,采用时域有限差分法研究了等离子体填充的二维正方晶格和三角晶格金属光子晶体的色散和带隙特性.对比分析了两种结构中等离子体密度对TM及TE模式传播特性的影响规律.研究发现,由于背景等离子体的引入,二维金属光子晶体的色散曲线明显往高频方向移动,等离子体密度的改变可同时控制TE和TM模的带隙位置和禁带宽度.这些特性使得二维等离子体金属光子晶体在设计可调谐光子晶体器件方面具有潜在的应用价值.     

一种基于光子晶体的红外伪装材料

光子晶体作为一种新型人工结构功能材料,基于光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装.选择红外波段透明的常用薄膜材料CdSe、SiO2设计出在中远红外波段具有高反射禁带的光子晶体,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了反射光谱.通过构造异质结光子晶体,实现了光子带隙的展宽,设计的双周期CdSe/SiO2异质结光子晶体基本上实现了中远红外双波段的高反射,其中在3.14～5.57μm和8.16～13.96 μm的光谱反射率都大于95%,较好地满足了中远红外双波段伪装兼容的要求.倾斜入射时光子晶体的TM波和TE波的反射光谱是不同的,TM波的带隙较之于垂直入射时减小,TE波的带隙较之于垂直入射时增大,TE波在中远红外波段具有高反射的连续区域明显比TM波的大得多.     

新型太赫兹波塑料光子晶体光纤的色散特性

文章提出一种新型低损耗太赫兹波塑料光子晶体光纤(THz-PPCF)结构,其包层是由两种直径不同的空气孔周期性排列而成.利用时域有限差分法(FDTD)对其色散特性进行了分析.结果表明,通过调节包层中两种空气孔的直径以及晶格常数,可以得到低损耗、超平坦趋于零色散的太赫兹波塑料光子晶体光纤.     

光子晶体光纤色散调控方法的研究

文章采用全矢量有效折射法深入分析了光子晶体光纤结构参数及比例系数对波导色散、总色散的作用,总结了光子晶体光纤色散特性的调整方法,探索出特定色散特性光子晶体光纤的设计方法,并且设计了在800 nm处具有近零平坦色散的光子晶体光纤,该光纤对于研究飞秒激光的传输特性和应用具有一定的价值.     

光子晶体光纤中非线性传输的数值分析

利用数值方法求解了广义非线性薛定谔方程，模拟了飞秒激光脉冲在具有不同色散特性的光子晶体光纤（PCF）中非线性传输和超连续光谱的产生过程，分析了在反常色散区和正常色散区飞秒激光脉冲的非线性展宽机制，详细讨论了脉冲内拉曼散射（ISRS）、自陡峭（SS）效应以及高阶色散对超连续光谱产生的影响。分析结果表明．无论在光子晶体光纤的反常色散区、正常色散区还是在光纤的零色散点，脉冲内拉曼散射效应对长波波段的光谱展宽都具有重要的作用。讨论了高阶色散尤其是三阶色散对超连续光谱中反斯托克斯波的显著影响，合理地选择色散曲线，能够得到更宽更平坦的超连续光谱，表明了光子晶体光纤的可控色散特性的重要应用价值。