光子带隙调制下发光体间的能量传递过程

光子晶体具有光子带隙和光子局域等特有性质,光物理过程在光子带隙调制下产生新的现象特点为制备新型光电材料提供了可能。通过对光子带隙调制作用的机理探讨,设计制备蛋白石及反蛋白石结构光子晶体。对其中发光体的荧光光谱和给体荧光寿命的实验研究表明,当光子带隙频段与能量传递过程中给体的发射光谱相重叠,能量传递过程将得到增强。     

光子晶体在光催化领域的研究进展

光子晶体是由具有不同介电常数的物质,在空间按照周期性排列形成具有光子带隙的介电结构材料.光子带隙中的慢光子和带隙反射可以促进光子的捕获和控制光与物质之间的相互作用.基于光子晶体独特的光学特性和较大的比表面积,将光子晶体结构引入到半导体光催化材料的设计中,可以有效地增强光催化反应活性.本文介绍了三维光子晶体的制备方法及慢光子效应,总结了光子晶体特别是反蛋白石结构的光子晶体作为光催化剂在废水净化、制氢、二氧化碳的转化等领域的研究进展,并针对光子晶体光催化剂面临的挑战,提出了开发具有不同折射率和周期性的多层三维光子晶体,促进光子晶体在光催化领域的应用.     

激波调制光子晶体频率转换效应的研究

研究了被激波调制的光子晶体对入射光产生的频率转换效应。建立了弹性激波调制一维光子晶体的物理模型;提出了准静态带隙结构的概念,并采用FDTD和平面波展开法计算了其光子带隙;通过数值计算和微扰分析,发现该频率转换是一个量化累积过程,并对该频率转换效应及其量化累积现象提出一种基于光子一声子相互作用和表面衰减模的解释,同时,分析了该频率转换效应的特性。     

激波调制光子晶体频率转换效应的研究

研究了被激波调制的光子晶体对入射光产生的频率转换效应.建立了弹性激波调制一维光子晶体的物理模型:提出了准静态带隙结构的概念,并采用FDTD和平面波展开法计算了其光子带隙;通过数值计算和微扰分析,发现该频率转换是一个量化累积过程,并对该频率转换效应及其量化累积现象提出一种基于光子-声子相互作用和表面衰减模的解释,同时,分析了该频率转换效应的特性.     

一维光子晶体的带隙特性研究

一维光子晶体是指介质只在一个方向呈周期性排列的材料。利用薄膜光学的特征矩阵法研究了一维光子晶体的禁带特性，分析了填充率变化、厚度的随机扰动对光子带隙的影响。结果表明，各能级的带隙率随填充率的变化而变化，并且存在一个极大值；厚度的随机扰动对光子带隙也有一定影响，但随机度不同，对光子带隙的影响也不一样。     

一维光子晶体的带隙特性研究

一维光子晶体是指介质只在一个方向成周期性排列的材料。利用薄膜光学的特征矩阵法研究了一维光子晶体的禁带特性,分析了填充率变化、厚度的随机扰动对光子带隙的影响。结果表明,随着填充率的变化,各能级的带隙率变化,并且存在一个极大值;厚度的随机扰动对光子带隙也有一定的影响,随机度不同,对光子带隙的影响也不一样。本研究对一维光子晶体的设计与制备有一定的参考价值。     

含负折射率材料的一维光子晶体带隙及应用

研究了含负折射率材料的一维光子晶体中一种特殊的带隙,这种带隙最适合的用途是做新型光子晶体滤波器.     

光子晶体及其制备方法研究进展

光子晶体是具有光子能带及能隙的一类新型材料，具有奇特的性质和广阔的应用前景。本文简述了光子晶体的主要特征，重点阐述了三维有序结构光子晶体的制作方法，并介绍了调节光子带隙的手段。     

光子晶体调制下的光电材料

光子带隙的存在不仅产生出一大批新型材料和器件,也能够提供一种特殊的物理环境-具有波长尺度的介电周期场.这种物理环境为各种光电材料中光物理过程和光电性质的调制提供一种新的可能性.本文综合分析了光子晶体调制下光功能材料的自发辐射、能量传递、太阳能电池的光电转换效率、光催化等几个方面研究现状及其应用.     

二维旋转直柱光子晶体的频率带隙结构分析

设计了一种二维方形旋转正四边形直柱光子晶体,利用平面波展开方法计算了其光子频率带结构,发现在低频和高频区域,该类光子晶体的光子频率禁带明显增大.计算了空气中Al材料的旋转四边形直柱光子晶体的带结构和态密度,当填充比等于0.5时存在绝对带隙,旋转角度为45°时绝对带隙最大,旋转角度为0时,光子频率禁带位于高频区域.利用FDTD方法检验了计算结果,并分析了旋转角度为45°时,正四边形直柱光子晶体的波导特性以及TM模的电场分布.     

一维杆状声子晶体的带隙特性

用有限元方法计算了一维杆状声子晶体的振动传输特性及其振动模态,从振形角度分析了一维杆状声子晶体相关参数(物理参数、尺寸参数)对带隙起始频率及带隙宽度的影响,发现带隙的形成与其模态振形密切相关,各参数对声子晶体带隙的影响主要是影响了个模态所在的频率,从而改变了其带隙的起始位置及宽度。     

Thermal properties and two-dimensional photonic band gaps

The effect of temperature on a two-dimensional square lattice photonic crystal composed of Si rods arranged in an air background was investigated theoretically using the plane-wave expansion method. Both the thermal expansion effect and thermo-optical effect are considered simultaneously. We have discussed the role of temperature in creating the complete photonic band gap as a function of temperature. Two different shapes of rods, i.e. square and circular, are considered in the presence of the two polarization states, i.e. TE and TM waves. The numerical results show that the photonic band gap can be significantly enlarged compared to the photonic band gap at room temperature. The effect of temperature on the complete photonic band width in the cylindrical rods case is more significant. Cylindrical and square Si rods may work as a temperature sensor or filter, among many other potential applications.     

光子晶体应用研究进展

光子晶体是一种具有光子带隙的新型材料,其概念提出比较早,距今已经过了30年。由于光子晶体具有很多新颖的特性,使其成为微纳光子学和量子光学的重要研究领域。随着微加工技术的进步和理论的深入研究,光子晶体在信息光学以及多功能传感器等其他多个学科中也得到广泛应用。本文从理论上详细综述了光子晶体的各种奇异特性,并从各种特性出发,详细介绍近年来光子晶体在光子晶体光纤、反射镜、滤波器、波导、低阈值激光器、多功能传感器、腔量子电动力学、偏振器、量子信息处理等领域的应用研究,并与传统的器件进行性能比较得出光子晶体器件具有无可比拟的优势。最后提出,随着3D打印制造技术的成熟,光子晶体材料必然会推动信息技术的新一轮革命。     

SiO2/CdS光子晶体的制备及其光学性能

用化学浴沉淀法(CBD)在SiO2胶体晶体中生长了CdS半导体材料, 并用UV-VIS-NIR光谱仪和荧光光分度计测试了其光学性能.测试结果表明,在SiO2胶体晶体中随着CdS填充量的增加,光子带隙向长波段方向移动且变宽;当发射出的光与基体材料的光子带隙相匹配时,可控制半导体材料的光致发光,同时,可通过控制SiO2胶体颗粒粒经的大小来调节CdS的光致发光性能.     

三维光子晶体及其制备技术研究进展

光子晶体是一种新概念人工结构功能材料,通过设计可以人为调控经典波的传榆.而三维光子晶体能产生全方向的完全禁带,具有更普遍的实用性.从结构、材料及应用探索3方面介绍了近几年来光学波段三维光子晶体的最新发展动向:以器件化为指导,逐步由简单媒质简单周期向复杂媒质复合周期结构方向发展,由胶体模板自组装等纯化学制备手段向物理化学方法相融合的多元技术扩展,其应用领域也由光电子器件、集成光路进一步拓展到光电对抗、光学探测、传感等.     

Evolution of complete photonic band gap in anisotropic photonic quasicrystals using liquid crystals

Abstract

In this study, we analyse the evolution of complete photonic band gap in two-dimensional photonic structures by arranging the 12-fold symmetric quasicrystalline unit cells on square and triangular lattices. The unit cells composed of circular air holes in anisotropic tellurium background and the air holes are infiltrated with liquid crystal. Using the supercell method based on plane wave expansion, we study the variation of complete band gap by changing the optical axis orientation of liquid crystals.     

Genetic optimization of two-dimensional photonic crystals for large absolute band gaps under light line

A binary genetic algorithm with floating crossover and mutation probabilities is used to design two-dimensional photonic crystals for large absolute band gaps under a light line. The unit cell is composed of a small number of round rods and is arranged in a square lattice. The photonic band structure of each chromosome is calculated by the plane-wave expansion method. Starting from randomly generated photonic crystals, the genetic algorithm finally yielded a photonic crystal with an absolute common band gap of 0.0618(2πc/a) at the mid-frequency of 0.4084(2πc/a).     

Structural and optical quality of binary photonic crystal heterostructures fabricated by the modified self-assembly method

Photonic crystal heterostructures constituting of two photonic crystals with different lattice constants are fabricated using the modified self-assembly method and their structural and optical properties are investigated. The results show that these photonic crystal heterostructures of high quality possess deep photonic band gaps and steep photonic band edges in their transmission spectra. Deep double photonic band gaps, steep photonic band edges and high transmittance in the pass band show good ordering of the heterostructure and may offer a probability for studying late-model ultra-fast all-optical switches.