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…     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

光子晶体波导中慢光的实现

首先指出实现慢光的两种不同途径--改变材料色散和波导结构色散,并对利用结构色散产生慢光的光子晶体波导的原理、结构和特征作了说明.然后综述了目前光子晶体波导中产生慢光的新型结构和方法:啁啾结构、耦合结构和优化参数方法,并对它们做了比较.最后简要说明了慢光的研究意义和发展前景.     

1维全息光子晶体的偏振特性

为了研究两种偏振光通过1维光子晶体的偏振特性,采用传输矩阵法做了相关计算,得到介质折射率、折射率调制的变化,在光正入射和倾斜入射时对不同偏振光的禁带都有影响的结果。结果表明,当光线正入射的时候,折射率和折射率调制的变化都不会影响禁带位置,折射率增大,禁带宽度减小;折射率调制增大,禁带宽度变大,正入射时p偏振、s偏振的禁带完全重合;当光线以一定的角度照射到介质表面上时,两种偏振态下禁带位置随折射率调制的增大移向低频,带的中心位置一样,禁带宽度变大。两种偏振态下禁带带宽随折射率的增大变窄,禁带中心移向低频,s偏振的带宽减小得更明显;介质厚度对不同偏振态下禁带没有任何影响。这为设计1维全息光子晶体偏振片提供了理论依据。     

一维平板掺杂光子晶体的滤波特性

利用电磁波在一维平板掺杂光子晶体中横向受限的条件,推导出电磁波在一维平板掺杂光子晶体中各个模式满足的关系式。研究了TE波和TM波各模式的缺陷模随模式量子数和杂质光学厚度的变化规律。利用缺陷模随模式量子数的变化规律可以实现多通道滤波,利用缺陷模随杂质光学厚度的变化规律可以实现调谐滤波。     

一维激光全息光子晶体的偏振特性研究

用特征矩阵法研究了一维激光全息光子晶体的偏振特性,结果表明:随着入射角增大,S偏振光的禁带的宽度增大,边沿变陡;而P偏振光的禁带的情形相反,随着入射角增大,S偏振光和P偏振光的禁带的两个边沿的波长都近似按抛物线规律减小,但S偏振光的抛物线比P偏振光的抛物线陡;特别是,当入射角较大时,在S偏振光的禁带的左侧有一些很细的透...     

金属-光子晶体-金属结构中偏振光Tamm态的吸收特性

为了研究银-光子晶体-银结构中两种偏振光Tamm态的吸收性质,采用银介电常数的Drude-Lorentz色散模型和特征矩阵法,研究了吸收率随入射角、随周期数以及随银层厚度的变化规律。结果表明,在银-光子晶体-银结构中两种偏振光都会出现两个光学Tamm态（OTS）,即OTS₁和OTS₂。两种偏振光的OTS₁和OTS₂的吸收峰值随着入射角的增大而逐渐增大,随着周期数的增大而缓慢增大,随着银层厚度的增大而明显增大。这些结论丰富了对银-光子晶体-银结构中两种偏振光Tamm态的吸收特性的认识。     

光子晶体线缺陷波导中的慢光研究

研究了线缺陷光子晶体波导中的慢光现象。运用平面波展开法对线缺陷光子晶体波导结构进行了模拟计算,分析了填充因子作为敏感结构参量,其变化对色散性质和群速度的影响。发现光子晶体的填充因子决定了光子晶体带隙中导模的传输特性。随着填充因子的增加,光子晶体波导中的群速度先增大再减小。可以证明,通过改变光子晶体的填充因子,群速度可以达到0.01c以下。