1维3元磁化等离子体光子晶体传输特性分析

为了研究1维3元磁化等离子体光子晶体的传输特性,采用传输矩阵法得到了TE波通过1维3元磁化等离子体光子晶体后的左旋和右旋极化波的传输特性,用计算得到的透射系数来讨论了周期常数、介电常数、介质层厚度和等离子体参量对其传输特性的影响。结果表明,改变介电常数、介质层厚度和等离子体频率可以实现对禁带数目和宽度的调谐,改变周期数和等离子体碰撞频率不能影响禁带带宽;等离子体回旋频率仅仅能影响右旋极化波的禁带带宽,对左旋极化波的禁带带宽无影响。这为设计1维3元磁化等离子体光子晶体器件提供了理论参考。     

Compton散射对1维3元未磁化等离子体光子晶体禁带影响

为了研究Compton散射对1维3元未磁化等离子体光子晶体中TE波禁带影响,采用Compton散射模型和传输矩阵法,进行了理论分析和实验验证,取得了一些重要数据。结果表明,随着等离子体频率增大,左旋和右旋极化波禁带展宽比散射前减小0.09GHz,禁带主频率向高频区域移动增大0.48GHz。随着等离子体碰撞频率增大,两种极化波禁带宽度发生一定变化。随着等离子体回旋频率、填充率、光入射角和介质相对介电常数增大,左旋和右旋极化波禁带明显调谐效应。这一结果对等离子体光子晶体应用是有帮助的。     

Compton散射对三元磁化等离子体光子晶体的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和传输矩阵法,研究了Compton散射对一维三元磁化等离子体光子晶体中TE波禁带特性的影响。结果表明,与散射前相比,随等离子体频率增大,散射使左旋极化和右旋极化波的禁带展宽和透射峰值分别减小0.1 GHz和0.21 GHz,禁带中心频率向高频区移动位置增大0.5 GHz。随等离子体碰撞频率增大,散射对左旋极化和右旋极化波的禁带宽度有一定的影响。随等离子体回旋频率、填充率、光入射角和介质相对介电常数的增大,散射对左旋极化波和右旋极化波的禁带有明显的调谐作用。     

1维等离子体光子晶体截止频率的研究

为了研究1维等离子体光子晶体的截止频率随介质材料的介电常数、等离子体频率、等离子体与介质材料厚度的比例系数以及入射角度的变化关系,采用传输矩阵方法,分析了1维等离子体光子晶体的色散关系,给出了截止频率的变化规律。结果表明,等离子体光子晶体不能完全截止任何小于等离子体频率的电磁波;随着入射角度的增加,截止频率逐渐趋向于等离子体频率;通过调节以上各参量,可实现等离子体光子晶体的可调谐功能。这与单纯等离子体截止频率相比,具有其鲜明特点。     

1维时变磁化等离子体光子晶体的密温特性

为了研究1维时变磁化等离子体光子晶体禁带的温度和密度特性,采用在等温近似的条件下,磁化等离子体的分段线形电流密度卷积时域有限差分算法研究了1维时变磁化等离子体光子晶体的禁带特性。以高斯脉冲为激励源,用算法公式得到的电磁波透射系数来讨论了等离子体上升时间、温度、等离子体层密度对其禁带特性的影响。结果表明,改变等离子体上升时间和等离子体层密度可以实现对禁带的控制。这一结果对设计磁化等离子体光子晶体器件有帮助。     

温度、密度对磁化等离子体光子晶体的影响

为了研究温度、密度对磁化等离子体光子晶体禁带特性的影响,采用在等温近似的条件下,磁化等离子体的分段线形电流密度卷积时域有限差分算法研究了1维磁化等离子体光子晶体的禁带特性.以高斯脉冲为激励源,用算法公式得到的电磁波透射系数来讨论了温度、等离子体层密度对其禁带特性的影响.结果表明,改变温度和等离子体层密度分布可以实现对禁带的控制.     

温度、密度对磁化等离子体光子晶体的影响

为了研究温度、密度对磁化等离子体光子晶体禁带特性的影响,采用在等温近似的条件下,磁化等离子体的分段线形电流密度卷积时域有限差分算法研究了1维磁化等离子体光子晶体的禁带特性。以高斯脉冲为激励源,用算法公式得到的电磁波透射系数来讨论了温度、等离子体层密度对其禁带特性的影响。结果表明,改变温度和等离子体层密度分布可以实现对禁带的控制。     

康普顿散射对非磁化等离子体光子晶体禁带密度温度特性的影响

应用多光子非线性康普顿(Compton)散射模型和有限时域差分法,研究了多光子非线性Compton散射对非磁化等离子体光子晶体光子禁带密度和温度特性的影响,提出了将入射光、Compton散射光、等离子体的温度和密度作为调控光子禁带的新机制。研究结果表明,改变温度和等离子体密度分布可实现对等离子体光子晶体的光子禁带拓展,而Compton散射减小了这种拓展效应。Compton散射可使光子禁带向高频方向比散射前有较大的移动,能更好地实现等离子体光子晶体的高通滤波特性。     

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。     

二维金属型光子晶体带隙研究

考虑金属的色散特性,运用时域有限差分方法计算了分别由Ag、Al两种金属构成的三角晶格二维金属型光子晶体的带隙结构,得出了带隙结构与填充率的关系曲线.以Ag填充率为0.6为例,三角晶格的第一带隙归一化频率的上限为0.90,第二带隙的范围为1.24～1.41;正方晶格第一带隙归一化频率的上限为0.70,第二带隙的范围为0....     

一维光子晶体的偏振特性研究

本文采用光子晶体带隙结构计算的Pendry理论研究了一维光子晶体的偏振特性,由Pendry理论导出的传输矩阵法计算了TE模和TM模的透射谱,不同入射角时基频PBG(Photonic band gap)分布,固定入射角及入射光频率时透射率随介质a的填充率因子变化曲线.     

1维光子晶体的带隙研究

为了得到给定波长为通带或禁带的光子晶体,采用光学传输矩阵方法,模拟研究了由光子带隙结构如何得到相应的光子晶体结构.通过优化计算得到了指定波长带隙结构的光子晶体.结果表明,光学传输矩阵法完全能得到给定波长为通带或禁带的光子晶体.这一结果有助于光子晶体的广泛应用.     

Study on temperature property of band structures in one-dimensional photonic crystals

Using transfer matrix method, the optical transmission properties in one-dimensional (1-D) photonic crystal is analyzed. When the temperature varies, not only the refractive index of the optical medium is changed because of the thermo-optical effect, but also the thickness of the optical medium is changed due to the thermal-expansion effect. Thus, the structure of 1/4 wave-plate stack in original photonic crystal is destroyed and the band structure varies. In this work, the effects of the temperature variation on the first and second band gap in a 1-D photonic crystal are analyzed in detail. It is found that the changes of the starting wavelength, the cut-off wavelength and the forbidden band width depend linearly on the temperature.     

二维光子晶体带隙结构的透射特性

应用时域有限差分法(FDTD)研究了二维光子晶体的透射特性。计算了二维完善的周期性介质柱排列和带有缺陷的排列的带隙结构，得到了透射系数对入射光频率的依赖关系曲线。