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.     

准周期性对光子晶体缺陷模的影响

利用传输矩阵法研究了Bragg镜的准周期性对光子晶体缺陷模的影响.研究表明,无论是高折射率介质层还是低折射率介质层,当其折射率或厚度按一定的递变规律递增时,缺陷模都将向低频方向移动,递减时则向高频方向移动.但对缺陷模品质因子的影响却不同,高折射率介质层的折射率递增时品质因子提高,递减时品质因子减小;但低折射率介质层的折射率递变时品质因子的变化规律刚好相反;而介质层厚度的递变几乎不影响品质因子.此外还研究了准周期性对缺陷层内电场增强效应的影响.     

准周期结构一维光子晶体的带隙结构及偏振特性

提出了折射率分别递增或递减的准周期结构一维光子晶体,研究了其带隙结构和偏振特性。研究表明,光子带隙的大小与两种介质的折射率比有关,随折射率比的增大而展宽。TE模和TM模的偏振特性不同,随入射角的增大,虽然TE和TM模的带隙中心都向短波方向移动,但TE模的禁带展宽而TM模的禁带变窄。不论入射角多大,当各层介质的折射率递增时光子带隙向长波方向移动,而当折射率递减时光子带隙则向短波方向移动。     

含负折射率介质一维光子晶体的缺陷模热辐射特性

为了得到高品质的热辐射源,提出一种由附着在SiC基底上含负折射率介质的光子晶体构成的新型热辐射源,在光子晶体中插入一个缺陷层,缺陷层的禁带的波长范围被调节到与SiC吸收带的波长范围基本重合;利用传输矩阵方法分析该辐射源的热辐射特性.结果表明:该结构只能辐射与禁带的缺陷模波长相等的光波,在很窄的波长范围及特定的方向上表现非常尖锐的辐射峰.辐射峰具有较好的时间相干性和空间相干性,对入射角度偏振及光子晶体的尺度因子等不敏感,具有较高的品质因子.     

准周期结构一维光子晶体的带隙结构及偏振特性

提出了折射率分别递增或递减的准周期结构一维光子晶体，研究了其带隙结构和偏振特性。研究表明，光子带隙的大小与两种介质的折射率比有关，随折射率比的增大而展宽。TE模和TM模的偏振特性不同，随入射角的增大，虽然TE和TM模的带隙中心都向短波方向移动，但TE模的禁带展宽而TM模的禁带变窄。不论入射角多大，当各层介质的折射率递增时光子带隙向长波方向移动，而当折射率递减时光子带隙则向短波方向移动。     

准周期性对光子晶体缺陷模的影响

利用传输矩阵法研究了Bragg镜的准周期性对光子晶体缺陷模的影响。研究表明,无论是高折射率介质层还是低折射率介质层,当其折射率或厚度按一定的递变规律递增时,缺陷模都将向低频方向移动,递减时则向高频方向移动。但对缺陷模品质因子的影响却不同,高折射率介质层的折射率递增时品质因子提高,递减时品质因子减小;但低折射率介质层的折射率递变时品质因子的变化规律刚好相反;而介质层厚度的递变几乎不影响品质因子。此外还研究了准周期性对缺陷层内电场增强效应的影响。     

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。     

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%.     

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...     

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。     

单负材料对平板波导的模式影响

研究了内包层为负ε材料（ENG）的对称5层平板波导的传输特性。研究表明,这种波导既支持振荡导模（所有TE模和m〉0的TMm模）的传播,又支持TM0,TM1模的表面波传输。在波导中可传输的TM模的模式数目比TE模多1支,同阶的TM模的有效折射率高于TE模。随着ENG层厚度的增加,振荡导模的有效折射率范围扩大。ENG层厚度达到一定后,对波导的传播模式的影响可以忽略。随着芯层厚度的减少,波导中可传输的模式数越来越少。芯层厚度达到一定程度后,就可以在波导中实现单模传输。     

含色散左手材料非对称5层平板波导的模式特性

系统研究了含色散左手材料作为芯层的非对称5层平板波导TE波的传输特性,重点讨论了芯层色散、芯层厚度和覆盖层折射率对波导的影响,并与无色散5层平板波导做了比较。研究表明,导波和表面波都可以在这种波导中传播;TE0模只有表面波,TEm（m〉1）模只有导波,TE1模既有导波又有表面波;TEm（m≥1）各模均存在双模现象。     

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。     

各向异性材料一维光子晶体的传输特性研究

为研究由电各向异性材料和磁各向异性材料构建的一维光子晶体的电磁传输特性,分析了不同电等离子体频率和磁等离子体频率对TE极化波和TM极化波禁带宽度的影响规律。结果表明,磁等离子体频率对TE极化波及TM极化波的禁带宽度有较大的调节作用。当电导率和磁导率都为正的各向同性材料缺陷结构引入到光子晶体中时,会有电磁缺陷模式出现,而且缺陷模式的频率随缺陷厚度的增加而降低,同时缺陷的厚度对TM极化波缺陷模式的调谐作用大于对TE极化波的调谐作用,这对滤波器的频率调节具有潜在的应用价值。     

双层芯色散补偿光子晶体光纤

为了抑制通信系统中脉冲的展宽,根据色散补偿理论,提出了一种由单一石英材料制成的双层芯光子晶体光纤(DCCPCF). 该光纤的色散值在155μm处可达到-6000ps/(nm〖DK〗•km). 理论分析表明,在传输过程中内芯基模和外芯缺陷模以相位匹配波长为临界状态,在内芯与外芯之间相互交替传输,并在匹配波长处因模式发生强烈耦合而引起折射率产生大幅度波动. 通过对结构参数d1、d2变化的情况下色散曲线的扰动情况进行分析,可为实际制备工作提供一定的理论指导.     

复合双压电层FBAR的建模与仿真

在复合单压电层薄膜体声波谐振器(FBAR)的基础上,提出了一种新型的复合双压电层FBAR,它可以大大提高压电材料选择的灵活性。通过建模得到该结构的输入阻抗解析表达式,据此进行了仿真分析。仿真结果表明,基模谐振频率随双压电层结构中的较高声速压电膜的厚度所占比率的增加而加速增大,而相对带宽随较高机电耦合系数的压电膜的厚度与较低机电耦合系数的压电膜的厚度比的增加逐渐增加,并且复合双压电层FBAR出现了单压电层时所没有的模式。     

单负材料光子晶体微腔的光学双稳态

在由2种单负材料构成的周期性结构中,存在着一个与晶格常数、偏振态等无关的全向反射带。如果周期结构中存在缺陷,在禁带中就会出现品质因子较高的局域模。研究了缺陷层厚度对局域模的影响,以及局域模的空间电场分布。当缺陷层为非线性的Kerr介质时,研究了不同结构参数和微腔类型的系统光学双稳态。引入频率调制量δ后,系统的光学双稳态主要由δ和结构参数来决定,与微腔结构类型无关。产生双稳态现象的频率调制量的临界值为0.866。