光子晶体平板透镜表面减反结构

报道了用来抑制光子晶体平板透镜表面反射的优化表面结构.当入射角小于48°,透镜的表面反射率可降到0.3%以下.     

平板光子晶体的全反射遂穿及其偏振特性

为了研究1维平板光子晶体的全反射隧穿效应,采用传输矩阵法进行了TE波和TM波大于全反射角入射1维平板光子晶体时所产生的全反射隧穿效应及其偏振特性的研究。结果表明,TE波和TM波的全反射隧穿峰的频率随平板厚度的增加向低频方向移动;全反射隧穿峰的频率随光子晶体的周期光学厚度的增加而减少。这一结果对认识光子晶体的传输特性是有帮助的。     

Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜

大多数渐变光子晶体渐变透镜都是以正方晶格或三角晶格排布为基础，并且多选择硅或二氧化硅等高折射率材料，研究的波段多为红外波段。随着可见光通信技术的发展，在可见光波段研究低折射率材料的自聚焦透镜变得很有意义。为了迎合这种需求，提出了Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜。首先，通过比较TE和TM两种偏振模式Sun-flower渐变光子晶体朗伯透镜在可见光波段的会聚强度，发现TM型的会聚效果远远优于TE型。然后，以TM型Sun-flower渐变光子晶体为基础设计圆柱形自聚焦平板透镜，通过光场传输的模拟计算给出平板透镜在可见光波段自聚焦的拍长，进一步优化平板透镜会聚光强设计透镜的层数，结果表明在层数为22时效果最佳。最后，讨论了列数的减少对平板透镜的影响，结果表明随着列数的减少光强减弱。这对于制作出高性能会聚效果、短焦距、小体积的光学集成器件有重要的指导意义。     

一维光子晶体的偏振特性研究

本文采用光子晶体带隙结构计算的Pendry理论研究了一维光子晶体的偏振特性,由Pendry理论导出的传输矩阵法计算了TE模和TM模的透射谱,不同入射角时基频PBG(Photonic band gap)分布,固定入射角及入射光频率时透射率随介质a的填充率因子变化曲线.     

一维光子晶体的偏振特性

利用特征矩阵法研究了两种偏振光通过一维光子晶体的偏振特性.结果表明,P偏振光存在明显的"广义布儒斯特角"对应的允许带,其"广义布儒斯特角"随着入射波长的增加而减少,而S偏振光不存在"广义布儒斯特角".光子晶体的折射率对"广义布儒斯特角"出现的波长位置有较大影响,其位置随两介质层折射率之差的增加向长波方向移动.     

基于一维光子晶体的偏振分束器

通过设计含缺陷的一维光子晶体,利用特征矩阵的方法计算了在特定频率条件下s光和p光在不同入射角度下的透射率,发现对特定频率的光在一定角度范围内s光和p光具有很高的消光比,且p光具有很高的透射率。说明该一维光子晶体可以作为优良的偏振分束器件。     

矩形晶格结构双芯光子晶体光纤偏振分束器的研究

椭圆形空气孔光子晶体光纤可以产生较高的双折射,使得不同偏振方向的光有不同的耦合长度.将光纤的双折射现象应用于双芯光纤中,可以实现偏振状态的分离.应用平面波扩展法分析了椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤中结构参量对光束不同偏振方向的耦合长度的影响,设计了一种基于椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器.应用全矢量光束传播法分析了这种光纤偏振分束器的性能.结果表明,在1.55 μm工作波长上,长度为1.055 mm的光纤即能实现偏振状态的隔离,隔离度达到-16.9 dB,隔离度＜-16 dB的带宽可达到270 nm.     

1维全息光子晶体的偏振特性

为了研究两种偏振光通过1维光子晶体的偏振特性,采用传输矩阵法做了相关计算,得到介质折射率、折射率调制的变化,在光正入射和倾斜入射时对不同偏振光的禁带都有影响的结果。结果表明,当光线正入射的时候,折射率和折射率调制的变化都不会影响禁带位置,折射率增大,禁带宽度减小;折射率调制增大,禁带宽度变大,正入射时p偏振、s偏振的禁带完全重合;当光线以一定的角度照射到介质表面上时,两种偏振态下禁带位置随折射率调制的增大移向低频,带的中心位置一样,禁带宽度变大。两种偏振态下禁带带宽随折射率的增大变窄,禁带中心移向低频,s偏振的带宽减小得更明显;介质厚度对不同偏振态下禁带没有任何影响。这为设计1维全息光子晶体偏振片提供了理论依据。     

双矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器

基于双折射效应设计了一种新颖的纤芯为椭圆空气孔,包层为圆形空气孔的矩形双芯光子晶体光纤偏振分束器。用半矢量光束传播法(BPM)数值模拟了基模情形下该偏振分束器的性能,结果表明:在工作波长为1.55μm,光纤长度为1659μm时,两个纤芯在X、Y方向偏振光的隔离度分别达到了-41.3 dB和-39.1 dB,隔离度小于-10 dB的带宽超过了80 nm,达到了良好的偏振分束性能。同时,模拟了实际加工误差对所设计的偏振分束器的影响,得出在1.55μm的工作波长下,误差达到±7%时,隔离度仍能小于-10 dB,具有较高的实际应用价值。     

FDTD方法验证左手材料光子晶体平板的负折射

为了验证光在负折射率材料的光子晶体中的传播，设计了一个点源成像系统，点源位于光子晶体平板的一边，通过基于FDTD方法的理论分析和仿真，光束通过光子晶体平板后汇聚在平板的另一侧。证明了在一定条件下，光子晶体内部发生了负折射现象。     

光子晶体缺陷模的偏振特性研究

为了了解光波在一维光子晶体的传输特性,利用传输矩阵方法进行了数值模拟,并研究了缺陷层厚度对缺陷模偏振特性的影响.结果表明,入射角的变化对光子晶体的禁带及缺陷模影响较大,它们都随入射角的增大向高频(短波)方向移动,s偏振的禁带宽度逐渐增宽而p偏振的禁带宽度变化不明显,p偏振的缺陷模频移较s偏振的稍大.随着入射角的增大,s偏振的缺陷模越来越细、品质因子逐渐增大,而p偏振的缺陷模变化趋势则刚好相反.     

一维掺杂光子晶体的缺陷模和偏振特性研究

利用特征矩阵法研究了两种偏振光通过一维掺杂光子晶体的缺陷模特征和偏振特性,结果表明:S偏振光的缺陷模对应的入射角随着入射波长的增大而增大,而P偏振光的缺陷模对应的入射角却随着入射波长的增大而减小;P偏振光存在明显的"广义布儒斯特角"对应的允许带,其"广义布儒斯特角"随着入射波长的增大而减小,S偏振光不存在"广义布儒斯特角".     

光子晶体线缺陷波导中的慢光研究

研究了线缺陷光子晶体波导中的慢光现象。运用平面波展开法对线缺陷光子晶体波导结构进行了模拟计算,分析了填充因子作为敏感结构参量,其变化对色散性质和群速度的影响。发现光子晶体的填充因子决定了光子晶体带隙中导模的传输特性。随着填充因子的增加,光子晶体波导中的群速度先增大再减小。可以证明,通过改变光子晶体的填充因子,群速度可以达到0.01c以下。     

掺铒大模式面积单模光子晶体光纤放大器的数值分析

根据平面波展开法(PWEM)给出泵浦光和信号光本征模场分布,结合速率方程和功率传输方程设计一种大单模尺寸的实芯掺铒K9玻璃大模式面积单模光子晶体光纤,芯径为20 μm;分析其椭圆度容差为94.7%,最内层小孔最大允许偏移量为0.1 μm;分析了掺铒K9玻璃光子晶体光纤放大器的放大特性.进行数值计算后得到当铒离子浓度(Nt)为1×1026时,掺铒K9玻璃光纤放大器阈值为180 mW,最佳长度为0.26 m.     

复合结构光子晶体耦合腔波导慢光特性研究

为了设计能够传输宽带低色散慢光的光子晶体波导,以三角晶格圆形介质柱光子晶体结构为基础,使用圆形散射元和椭圆形散射元进行周期性排列,采用平面波展开法对所设计的耦合腔波导进行了仿真分析。结果表明,调整缺陷行椭圆形散射元长轴R_a可以使导模最大群速度从0.035c降低到0.01c,调节缺陷行短轴R_b的值,可以再次降低导模群速度;通过改变微腔周围第1排两种散射元的面积比,能够得到最大群速度0.0065c,波长范围为3.25nm的低色散慢光;将所设计的耦合腔应用于光缓存中,计算得出缓存时间为76.82ps,存储容量达到了15.56bit。这项研究对新型光子晶体慢光器件的设计和应用具有参考意义。     

杂质色散对一维光子晶体偏振滤波特性的影响

利用杂质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波的滤波通道的变化特征,碍出了TE波和TM波的滤波通道随色散强度、入射角、杂质厚度的变化规律.色散强度、入射角、杂质厚度能够对一维光子晶体中TE波和TM波的滤波通道产生明显的影响.利用TE波TM和波滤波通道随色散强度、入射角、杂质厚度的变化规律,可以有效地实现对TE波和TM波滤波频率和频率宽度的控制.     

一维各向异性掺杂光子晶体的缺陷模特性

利用传输矩阵的方法给出了光波在一维各向异性掺杂光子晶体中传播的透射率,研究了缺陷模的相关特性,经数值模拟计算得出:光通过一维各向异性掺杂光子晶体后,透射波中TE波和TM波存在明显的缺陷模,缺陷模的中心波长位置随光波入射角的改变而不同,两个缺陷模能完全分开;TE波的缺陷模中心波长位置随着光学厚度的增大向短波方向移动,TM...     

新型光子晶体光纤近零平坦色散的研究

文章作者设计了一种新型的光子晶体光纤(PCF),在纤芯引入了一个小空气孔形成缺陷,并改变第一层空气孔的直径.采用平面波法研究了该PCF的色散特性,结果表明,该光纤能够得到比传统的PCF更低、更平坦的色散曲线;通过优化该光纤的结构参数,可以设计在1 350～2 010 nm波长范围内近于零的平坦色散PCF,其色散变化△D＜0.5 ps/(km·nm),在1 320～2 040 nm波长范围内色散斜率变化△D<,slope>＜0.02 ps/(km·nm<'2>).     

三代半导体材料构成光子晶体能态密度的研究

基于光子晶体广泛应用,本文利用平面波展开法研究了三代半导体材料构成三角晶格光子晶体能态密度分布规律。得到了当Si作为背景材料构成光子晶体在f=0.25时构成最大光子禁带。AlP作为背景材料构成光子晶体在f=0.24时构成最大光子禁带。GaN作为背景材料构成光子晶体在f=0.3时构成最大光子禁带。三代半导体构成光子晶体对应最大光子晶体禁带宽度较第一二代逐渐增大,研究结果为光子晶体器件的构造提供理论依据。