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。     

非空气-石英结构PCF的带隙特性分析

光子晶体光纤是近十来年兴起的一个新兴的研究领域,是现今纤维光学的研究重点,光子带隙特性是光子晶体光纤区别传统光纤的主要特征。本文利用全矢量平面波展开法对非空气-石英结构PCF的带隙特性进行分析,并且重点讨论空气孔内填充介电材料对光子带隙存在的影响。     

三维光子晶体光学性能分析及结构色模拟

以面心立方密堆积结构的三维光子晶体为研究对象,利用等体积原则将其等效为一维光子晶体结构,采用传输矩阵法计算晶体微球粒径、晶体堆积厚度对光子晶体反射率、带隙位置及宽度的影响,并通过CIE标准色度系统得到色品坐标,在CIE色度图直观地反映光子晶体结构色变化。控制微球粒径尺度可以调节光子禁带,进而调控光子晶体结构色。微球粒径增大,光子带隙中心波长增大,对应的结构色波长也增大,对于粒径分别为200nm、250nm、300nm、350nm的二氧化硅胶体光子晶体,其对应结构色分别为蓝色、绿色、黄色、红色。晶体堆积厚度在一定范围内增大有利于反射率增大、带隙宽度变窄,从而影响颜色但不引起色相发生变化。     

波导光子晶体的态密度

令方形波导内的电介质介电常数沿波导方向周期变化,实际上是非周期方向受限的一维光子晶体,不妨称为波导光子晶体。本文利用经典电动力学的方法计算了波导光子晶体的态密度,发现当波导宽度与其内部一维光子晶体晶的格常数可比拟时,会出现光子带隙;而且,波导宽度对系统的态密度有明显影响,随着波导宽度的增大光子带隙逐渐闭合。     

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.     

光子晶体应用于浓度检测的模拟研究

采用平面波展开法数值计算二维光子晶体在TE和TM偏振态下的带隙,给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据,选择二维三角晶格光子晶体（GaAs）作为基底,在气孔内填充浓度为一定的待测溶液硫酸铜材料,计算温度为298K情况下介电常数在71．917～62．530变化时,光子晶体在不同偏振模式下的光子禁带结构,结果表明,以硫酸铜的水溶液作为空气圆孔中的介质材料,当溶液质量百分浓度不同时光子带隙（PBG）发生显著变化。     

用遗传算法搜索一维光子晶体带隙

利用遗传算法和传输矩阵法计算一维光子晶体能带结构,将一维光子晶体用像素填充法进行二进制编码模拟,结果找到全方位相对禁带宽度达42.54%的4层结构和43.75%的2层结构;给出了一维光子晶体4层最佳结构的能带图、20个原胞的反射率透射率频谱图.发现一维2层光子晶体的全方位禁带宽度对每层厚度的变化是不敏感的,但是随着两种介质折射率差的增大而增大.     

光子晶体传感器的研究进展

光子晶体是一类具有光子能带和带隙的新型光学材料,近年来已成为传感器技术领域的研究热点。光子晶体微腔、光子晶体波导、光子晶体光纤在传感器领域得到了广泛应用,而凝胶光子晶体、反蛋白石光子晶体、分子印迹光子晶体则实现了化学生物传感器的"裸眼检测技术"。重点分类介绍了一维、二维、三维光子晶体的制备及其在传感器领域的应用进展。     

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。     

基于1550nm的全固态PBG—PCF的设计

设计了一种三角晶格结构的全内反射型光子晶体光纤,并在其包层孔内分别填充折射率为n=1．55～3．35（△n=0．3）的介电材料,使其等效为全固态光子带隙型光子晶体光纤,利用全矢量平面波展开法对其带隙特性进行分析,发现随着折射率的增加,光子带隙的位置逐渐向长波方向移动,导模也越来越少。设计一种工作波长为1550nm的全固态光子带隙型光子晶体光纤,计算得到其对应的归一化传播常数β=8．2时,导模的宽度大约为100nm。该光纤在光电转换或者电光转换等方面具有潜在的应用价值。     

带隙可调光子晶体的研究进展

介绍了近几年带隙可调光子晶体的研究进展。带隙调节的机制主要有改变晶体材料的平均折射率和改变晶体的结构参数两种。综述了通过电场调制、磁场调制、压力调制、光照调制、温度调制和复合调制等实现带隙实时可调的研究进展,提出了目前存在的问题及研究方向。     

硅槽内自组装二氧化硅光子晶体

采用溶剂蒸发法在硅片上微槽内对不同粒径的SiO2微球进行组装,尝试利用刻有微槽的硅片与平坦衬底间形成的毛细管池限制胶体晶体的生长厚度,获得了具有显著光子带隙特征的光子晶体线形阵列,并在此基础上比较了不同实验条件如微球直径、毛细管池物理限制作用等对微球排列方式及规整度的影响.     

Ultra-wide Low-Frequency Band Gap of One-Dimensional Superconducting Photonic Crystals Containing Metamaterials

In this paper, the low-frequency band gap properties of one-dimensional superconducting photonic crystal which is composed of superconductor and metamaterials have been theoretically investigated by the Bloch theorem together with the transfer matrix method. Numerical results show that the width of the low-frequency band gap increases first and then decreases with the increase of thickness ratio, which is defined as the ratio of the thickness of the metamaterials layer to that of the superconductor layer. A critical thickness ratio is found at which the ultra-wide low-frequency band gap appears. The influence of the metamaterials layer’s relative permittivity, the superconductor layer thicknesses and the operating temperature on the ultra-wide low-frequency band gap are also investigated in this paper.     

光子晶体--一种新型人工带隙材料

光子晶体是近十年来才发展起来的存在光子禁带的一种新型人工材料,具有操控光子行为的独特能力,在众多领域有着广泛的用途.介绍了光子晶体的结构特征,分析了光子带隙产生的物理机理,着重介绍了光子晶体材料中存在的新现象及其应用.     

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。     

光子晶体的能带结构、潜在应用和制备方法

光子晶体是指具有光子能带和能隙的一类新型材料,它具有奇特的调节光子传播状态的特性．本文将从光子晶体的能带结构、潜在应用和制备方法三方面对其进行综述性介绍．由于光子晶体有着非常广阔的应用前景,这一领域已成为当今世界范围内的研究热点．     

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.     

二氧化硅胶体晶体的制备及其光子带隙特性

利用胶体颗粒悬浊液的自组织生长技术制备了两种二氧化硅胶体晶体．透射光谱表明：所制备的胶体晶体的光子带隙位于近红外波段,带隙的位置随胶体晶体中胶粒的尺寸而变化;且放置时间延长,带隙将发生蓝移．