光子晶体全反射隧穿效应中偏振光的场分布

利用特征矩阵的方法,推导出TM波和TE波在一维光子晶体中电场的分布公式,利用这些公式研究了一维光子晶体全反射隧穿现象中TE波和TM波的光场在光子晶体内部的分布特征。在出现全反射隧穿峰处,TE波和TM波的光场不会随传播深度的增加而衰减。在没有出现全反射隧穿峰处,TE波和TM波的光场会随深度的增加而迅速衰减为0。这些研究结果从一维光子晶体内部展现了TE波和TM波的光场分布特征,深化了对一维光子晶体全反射隧穿现象形成规律的认识。     

Y型光子晶体偏振光分束器

基于偏振模式不同的光波在二维光子晶体中的传播特性不同,设计出一个支路半径相同的Y型二维光子晶体偏振光分束器.通过时域有限差分法对该分束器进行数值计算与模拟分析.结果表明,该分束器能够实现TE模和TM模平行、高效分束.当波长为1.55μm的高斯脉冲入射时,TE模透射率可达97%,TM模透射率可达93.5%,且该结构尺寸仅有6.3μm×6.8μm.这些特性使其在未来的集成光路中具有很好的应用前景.     

光子晶体

现代固体电子学的基础是半导体对能量由 E1 至 E2 的电子具有禁带的材料。这就表明 ,半导体的电子能量不会有该区间的值。对光子存在类似禁带系统的可能性在 70年代作过理论论证 ,现在已获得这种系统。它们称为光子晶体。当然 ,具有电子禁带和光子禁带晶体间的完全类似是不存在的。这多半是物理学家使用熟悉的工具描述类似的现象。然而 ,正如电子禁带的存在是制造所有各种现代半导体器件的基础一样 ,光子禁带的存在对光学和光电子学也开创了新的前景。容许带和禁带　　晶体内对光子传播的容许带和禁带的存在是在劳厄图 (记录在照相胶片上用…     

圆偏振光在含石墨烯一维缺陷光子晶体的传输

利用4×4传输矩阵法,研究了外加磁场情况下圆偏振光在含石墨烯一维缺陷光子晶体的光学传输特性.结果 表明,石墨烯诱导禁带和布拉格禁带中都出现了不同程度的缺陷模.左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的缺陷模式随着磁场的增强而逐渐分离,并具有非互易性.通过改变外加磁场,可以实现对缺陷模偏振态的调控.研究结果可为在太赫兹频段设计新型光隔...     

1维掺杂光子晶体中光的全反射贯穿特性

为了研究1维掺杂光子晶体中光波的全反射贯穿特性,利用传输矩阵法计算了TE波在大于全反射角入射1维掺杂光子晶体的透射率。结果表明,在透射波中发现了全反射贯穿效应,得出了1维掺杂光子晶体的全反射贯穿效应随入射角、杂质厚度、杂质折射率以及周期数的变化特性。这些特性可以用于设计光子晶体滤波器。     

1维石墨烯光子晶体的电磁吸收特性

为了研究1维石墨烯光子晶体在可见光波段的吸收特性,采用传输矩阵的方法进行了理论分析和数值仿真,得到了1维石墨烯吸收特性与石墨烯层数、缺陷层介质厚度、电磁波模式有关的结果。结果表明,增加石墨烯层数时,对波长为556nm左右的绿光的吸收作用明显增强;缺陷层介质厚度增加时会引起吸收峰的增加;在TE模式下,入射角对石墨烯光子晶体吸收特性影响较小。该研究结果为1维石墨烯光子晶体吸收器的设计提供了理论依据。     

定向耦合光子晶体偏振光分束器的设计

在只有TE模光子带隙空气孔三角晶格光子晶体研究的基础上,设计出一种全新的、结构紧凑的定向耦合光子晶体偏振光分束器.根据波导间相互耦合与自映像原理,采用时域有限差分法分析了该器件的光传输特性.研究结果表明:由于导光机制不同,TE模和TM模可通过不同的相干长度分离;两种偏振光在波长1.55μm附近透射率都达到95%以上;该器件的尺寸比传统偏振光分束器短.这些优异性能在光予晶体集成电路中有极大的应用价值.     

基于石墨烯和1维光子晶体的THz宽带吸收器

为了获得宽带高效率光波吸收器,设计了石墨烯和1维光子晶体的复合结构,采用修正的传输矩阵法研究了其传输特性。结果表明,在一定条件下,复合结构在太赫兹波段具有一定带宽和高效率的吸收带,吸收带的位置和宽度与1维光子晶体通带一致;在一些特别的吸收带,吸收峰值达到1;对相同的结构吸收结果还与入射方向有关。石墨烯和1维光子晶体的结合进一步拓展了它们的应用范围。     

椭圆偏振光在各向异性1维光子晶体中的传输

为了解决利用传统传输矩阵法计算在各向异性材料结构中任意极化态电磁波传播遇到的困难,设计含磁光材料缺陷层的1维光子晶体。通过把入射电磁波按左旋圆偏振和右旋圆偏振进行正交分解的方法,推导出适合各向异性材料和任意极化态入射电磁波的传输矩阵算法。结果表明,该算法可以确定1维层状结构透射波和反射波偏振态的变化。     

光子晶体及二维光子晶体波导

光子晶体是一种新兴的光学材料,其各种优异的光学特性可以用来制作所需要的光子晶体器件,。本文介绍了一维、二维、三维光子晶体的结构、特性及其主要的理论研究方法、实验制备方法,并着重阐述了二维光子晶体波导的特性及其制备方法及国内外研究进展。     

各向异性等离子体衬底的二维光子晶体带隙特性分析

利用基于拉氏变换的电流密度卷积(LT-JEC)时域有限差分(FDTD)方法处理等离子体复杂介质;同时通过引入周期边界条件,将无限大周期结构转换为单个元胞的有限区域的计算,实现了抽象模型向实际计算模型的转变,计算了以等离子为背景的二维等离子光子晶体的功率反射和透射系数。研究了二维等离子体光子晶体带隙特性随等离子体各参数变化的变化规律,为实际制作等离子体光子晶体提供了理论基础。     

光子晶体光纤色散的有限差分法研究

采用基于半矢量波动方程的有限差分法研究了光子晶体光纤(PCF)的色散特性。利用中心差分格式将半矢量波动方程转化为矩阵的特征值问题，进而得到光纤的模式特征和传播常数，并对计算结果进行了分析。数值计算结果表明，半矢量的有限差分法与全矢量的有限差分法和有限元方法求解的数值结果以及测量结果吻合得很好，而比基于标量方程的有效折射率模型得到的结果更为精确，为进一步设计具有适当色散特性的光子晶体光纤提供了理论计算工具。     

二维空气环型光子晶体的负折射现象

采用平面波展开法和时域有限差分法研究了二维空气环型光子晶体的负折射现象。通过平面波法计算了三角晶格空气环型光子晶体的能带结构和等频曲线分布, 通过等频曲线的分析得到了光子晶体有效折射率与光波归一化频率之间的关系, 并模拟了光波在有效折射率为 -1的平板和楔形结构光子晶体中的负折射传输过程。模拟结果表明, 优化设计的空气环型光子晶体可以实现较为理想的负折射现象, 且特定频率光波实现负折射对结构参数的要求较低, 有效的降低了实验室制作光子晶体负折射材料对结构参数的苛刻要求。在实验室采用X光刻蚀方法制作空气环型光子晶体能够节省大量的刻蚀时间, 进而降低光子晶体的制作成本。     

材料色散对光子晶体全反射隧穿光场分布的影响

为了研究材料色散对光子晶体全反射隧穿光场分布的影响,利用特征矩阵,推导出1维光子晶体中的光场分布公式。又利用光场分布公式和材料色散公式,研究了材料色散对1维掺杂光子晶体全反射隧穿光场分布的影响。结果表明,材料色散对1维光子晶体全反射隧穿的光场分布会产生明显的影响,材料色散会使全反射隧穿光场的峰值发生明显变化,并会使光场分布的周期性发生明显改变。此研究结果加深了对1维光子晶体全反射隧穿现象的认识。     

利用无布氏窗He－Ne激光器获得光强稳定的线偏光的实验研究

利用ＯＥ双输出棱镜，定出了无布氏窗Ｈｅ－Ｎｅ激光器输出的两互相垂直的线偏光的方位角，当起偏镜透偏方向与两线偏光成４５°角时，即可获得光强稳定度与总光强相近的线偏光，方法简便，易行，值得参考。     

基于液晶光子晶体波导耦合的光开关特性分析

提出了一种基于液晶光子晶体波导耦合的光开关结构。采用平面波展开法(PWE)分析了光开关耦合区域的色散关系,分析表明可以通过设计适当的耦合区域长度使该结构对不同波长的光实现2×2光开关的功能。以工作波长1550nm和1565nm为例,用时域有限差分法(FDTD)对光开关的性能进行了仿真分析,结果表明开关具有低的插入损耗和高的通道隔离度,开光响应时间在毫秒量级。     

波矢方向对二维光子晶体能带及应用的影响

利用平面波法分析了由介电常数为13和1的两种介质分别构成圆形柱和背景组成的三角晶格、蜂巢状晶格和正方晶格,波矢偏离周期性平面对它们能带分布及应用的影响。波矢偏离周期性平面分量增加,对色散曲线的影响表现在:波矢在周期性平面内形成的带隙逐渐减小,甚至消失;低频端出现不存在模式区域,并且该区域逐渐变宽;出现新的简并能级,原有的简并能级简并解除或消失;能带趋于平坦化;易于在低阶能带间形成绝对带隙等。波矢偏离周期性平面时,对三种晶格形成带隙情况分析得到:三角晶格和蜂巢状晶格形成的绝对带隙比正方晶格形成的绝对带隙宽,能更有效地减小发生自发发射的概率;三角晶格绝对带隙的宽度在泄漏模区域比蜂巢状晶格要宽,所以三角晶格比蜂巢状晶格更适合用作反射镜等。     

杂质吸收对一维光子晶体缺陷模的影响

为了研究杂质吸收对一维光子晶体缺陷模的影响,采用复折射率和法布里-珀罗(F-P)干涉法,计算出掺有吸收杂质的一维光子晶体的缺陷模透射率和反射率随消光系数的变化特征。得出消光系数对一维掺杂光子晶体的缺陷模的透射率和反射率会产生显著的影响。当消光系数由0增加到0.03时缺陷模的透射率由1减少为0。当消光系数由0增加到0.03时缺陷模的反射率由0增加到0.86。消光系数增加时反射波中的缺陷模宽度会增大,而消光系数的变化对透射波中的缺陷模宽度影响很小。     

可调谐光子带隙晶体的研究进展

近几年来,人们对可调谐光子晶体的兴趣日益增长,并且实际光子器件的应用推动着动态调谐方法的进一步发展。本文主要从光子带隙晶体的调谐机制、调谐途径、所用材料等方面,综述了可调谐光子晶体的研究进展。系统介绍了利用外部应力、电场、磁场、温度等激励,控制晶体结构参数的变化,实现光子带隙的改变;还介绍了通过控制介电材料来改变光子带隙,主要介绍了液晶材料、电光材料等几种常用的材料。比较了不同调谐方法的特点。最后分析了光子晶体带隙调谐的进一步研究方向。