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.     

三种缺陷态光子晶体的比较研究

利用光学传输矩阵法对3种基于均匀结构光子晶体的一维缺陷态光子晶体进行了比较研究.研究发现,对于每种结构,当缺陷介质层厚度变大时,缺陷模中心波长向长波区移动,且缺陷模式的带宽随之增加,当缺陷层介质厚度增加到一定数值时会出现多个缺陷模.对于缺陷层两侧为高折射率介质层的结构一和结构三,缺陷模波长与缺陷层厚度呈非线性比例增加关系;对于缺陷层两侧为低折射率介质层的结构二,缺陷模波长与缺陷层厚度呈线性比例增加关系.对于结构一和结构三,在特定的中间缺陷层厚度时光子禁带区内的缺陷模会消失,而对于结构二,禁带区域内始终存在缺陷模式.     

复介电缺陷对称一维三元光子晶体传输特性的研究

利用传输矩阵法,研究了具有复数电常数缺陷对称一维三元光子晶体的透射谱和增益特性．结果显示,无论加入奇数个还是偶数个缺陷,在第一禁带和第二禁带中分别出现了透射峰A和透射峰B．在缺陷层介电常数的虚部为负值时,缺陷模B表现出良好的增益效果;在缺陷层介电常数的虚部为正值时,缺陷模A表现出一定的增益特性,含6缺陷的增益效果比较明显．     

单负材料一维光子晶体的带隙和局域模特性

利用传输矩阵法研究了由两种单负材料构成的一维周期性结构的透射谱.研究发现,单负材料光子晶体中存在着一个特殊的禁带,禁带宽度取决于两种单负材料的厚度比,而与晶格常数、入射角无关.在光子晶体中引入缺陷,可以在禁带中出现局域模.随着缺陷层厚度的增加,局域模向低频方向移动.随着入射角的增大,局域模会发生改变.在一定条件下,可以...     

基于光子晶体的偏振正交双色激光器谐振腔(英文)

利用4×4传输矩阵法,研究具有各向异性缺陷层的一维光子晶体的传输特性,指出利用该结构产生偏振正交双色缺陷模的原理,创建对偏振正交双色模间隔进行调控的方法.基于对各向异性缺陷层掺杂增益物质,研究了获得等增益偏振正交双色缺陷模的方法和条件,为两正交缺陷模在光子晶体激光器中避免模式竞争,获得双模同时谐振提供了理论指导.设计出工作在通信波长1.55μm附近的微尺寸、可调谐超大频差(0～199.8 GHz)的偏振正交双色光子晶体激光器谐振腔.     

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.     

光子晶体缺陷态构造多通道波分复用器

提出了一种新的二维光子晶体的缺陷结构。该结构在光子晶体中构成光波导,能使光子禁带中不同的被选择的缺陷态频率的光子以极低的损耗通过。采用带有吸收边界条件的时域有限差分方法模拟了光波在该种结构中的传播。以该结构为基础,可以在微米尺度的光子晶体中制作波分复用器等光学元件,而且其各信道具有相近的高传输系数。     

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.     

二维介质柱型graphite格子光子晶体禁带特性

采用平面波展开法模拟由GaAs、Si和Ge介质柱构造的graphite格子二维光子晶体的禁带结构.数值计算发现,无论由圆形、正六边形或正方形介质柱构造的graphite格子,出现完全光子禁带时对应的填充比f可变化范围都非常大.Graphite格子光子晶体在介质折射率最低为2.2时出现完全光子禁带.当介质材料折射率n在3.4~3.9范围变化时,最大禁带宽度Δ可保持在0.050[ωa/(2πc)]以上,最大完全禁带宽度与中心频率的比值稳定在15%.     

一种多频道全息光子晶体滤波器

为了满足光学器件实现真正集成化的要求,提出一种基于光子禁带的全息光子晶体的多频道滤波器.在同一个记录介质上记录多个周期结构,可以在可见光频率范围内产生一系列光子禁带.通过改变制作波长,可以控制禁带的位置和宽度,从而实现多通道的光学滤波.     

单负材料-维光子晶体的带隙和局域模特性

利用传输矩阵法研究了由两种单负材料构成的一维周期性结构的透射谱。研究发现,单负材料光子晶体中存在着一个特殊的禁带,禁带宽度取决于两种单负材料的厚度比,而与晶格常数、入射角无关。在光子晶体中引入缺陷,可以在禁带中出现局域模。随着缺陷层厚度的增加,局域模向低频方向移动。随着入射角的增大,局域模会发生改变。在一定条件下,可以实现TE或TM局域模的全向透射。     

一维含缺陷光子晶体异质结构的电磁传输性质

利用传输矩阵方法研究了一维含有缺陷的光子晶体异质结构的电磁传输性质.结果表明,由两种正常材料组成的一维光子晶体异质结构,由于光子局域特性,会在光子带隙内出现缺陷模.当在此异质结构界面引入一种正常材料作为缺陷层时,缺陷模的频率随着缺陷层厚度的增加向低频移动;缺陷模的电磁场在光子晶体异质结构界面和缺陷处具有很强的局域性.而当引入一磁单负材料作为缺陷时,发现此种缺陷型异质结构会出现"双模特性",两缺陷模的频率及频率间隔可以通过改变负磁导率材料缺陷层的厚度来调节,而两缺陷模的电场在光子晶体与单负材料的界面分别出现很强局域特性.这些缺陷模性质将在可调的滤波器中具有潜在的应用价值.     

一维双周期光子晶体的特性分析

借助传输矩阵法研究一维光子晶体的光传输特性。当一维光子晶体为双周期时,两光子晶体禁带的交叠处将会出现明显的共振透射峰。当一维双周期光子晶体的一种组成介质的介电常数为复数并且其虚部为正时,两透射峰都将出现吸收现象。如果该介电常数虚部为负,则两透射峰都将出现放大现象。     

二维全息光子晶体禁带展宽方法

讨论了二维复周期全息光子晶体禁带展宽的方法,二维复周期全息光子晶体可以使禁带成倍展宽.此外发现二维全息光子晶体中,除原来预期的禁带外,还出现了附加的禁带.当记录光波的入射角小于某个临界值,并且满足一定数值时,附加的禁带会使二维禁带进一步展宽;而当入射角超过临界值时,禁带会消失,这时禁带反而会变窄.这一现象对制作二维宽带隙光子晶体具有指导意义.     

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。     

量子熵及其在生物光子学中的应用(英文)

基于光子场与声子库的相互作用机制,建立一个量子光学模型来描述"薛定谔猫"态所诱导的非经典效应的动力学演化.研究光场的量子统计性质(包括光子数分布、平均光子数、光子数方差和光场起伏),讨论了光场量子熵的时间演化,涉及Shannon熵、Wehrl熵及光子统计熵.研究表明,这三种熵在描述光场的量子统计性质方面是相互等价的,而光子统计熵具有可测量的特点,因此光子统计熵的概念和表述被用来研究生物光子辐射的相干性问题.通过测量新鲜树叶和一个非生命天然辐射体的自发光子辐射,对比分析相应的光子数方差及光子统计熵.结果表明,生物光子辐射具有高度的相干性.经考察衰变过程中的生物光子辐射相干性,并与稳态情况相比较,发现两者高度一致.特别是,可采用统一的表达式拟合衰变和稳态两种情况下场熵G(N)随平均光子数N的变化.作为应用,测量了转基因黄豆的自发光子辐射,并与相应的传统样品相比较,发现两者在光子统计熵的意义上有显著区别.     

含空气小孔芯光子晶体光纤的色散特性研究(英文)

利用有限元法研究纤芯含有空气孔缺陷光子晶体光纤的色散特性.结果表明,引入空气孔缺陷可增加波导色散作用,改变色散曲线斜率;当空气孔缺陷的直径增加时,色散曲线将会下移,因此通过适当选择小孔直径,可实现色散平坦的光子晶体光纤.光纤的零色散波长可通过改变光纤的包层空气孔占空比和小孔缺陷在纤芯中的位置而改变.该调节光子晶体光纤色散的方法对用于超连续谱的产生具有借鉴意义.     

一维光子晶体微谐振腔性能分析

介绍了三种一维光子晶体微谐振腔的结构,并利用传输矩阵法对其性能进行了分析。研究发现,三种结构的入射波都发生了谐振,且缺陷模中心波长随缺陷介质层厚度变大而向长波长区移动,缺陷模式的带宽随缺陷介质层厚度先减小后增大,品质因子则实现增大后减小。     

含负折射率介质的一维光子晶体的带隙结构

提出了用正、负折射率介质层交替排列构成的一维光子晶体模型,并且用传输矩阵法计算了该模型的透射谱,从理论上分析了其带隙结构。发现负折射率介质层的引入导致了奇异的带隙特性:禁带很宽,禁带宽度2△ε／ε0趋于2,导带为没有振荡的尖锐峰;禁带宽度对折射率对比度和周期数的变化非常敏感。     

SiO_2三维光子晶体薄膜的制备与光学特性

利用胶体晶体法沉积SiO2三维光子晶体,利用扫描电子显微镜（SEM）和分光光度计研究该晶体的结构特性和光谱特征,考察颗粒浓度、反应温度对光子禁带的影响.结果表明：随着SiO2颗粒浓度增大,反射强度随之增大,当浓度为1.92%时,反射强度最大,进一步增加浓度反射强度降低,同时光子禁带宽度变窄,禁带位置蓝移;随着温度增加,反射强度增加,禁带位置蓝移.