三角晶格二维光子晶体带隙结构数值研究

为了详细研究三角晶格二维光子晶体的带隙结构特性,采用平面波展开法对该类光子晶体的能带结构作数值研究,计算不同参数下三角二维光子晶体的能带曲线.结果表明,三角二维光子晶体介质基质中空气柱结构比空气基质中介质柱结构在柱体半径相同时更容易形成完全禁带.特别对TE模式而言两种结构都较容易形成禁带,介质基质中的空气柱结构不存在完全禁带.     

二维光子晶体线缺陷特性的FDTD分析

将时域有限差分方法(FDTD)用于二维光子晶体线缺陷特性研究.以二维光子晶体TE模作为研究对象,计算了近红外电磁波在光子晶体直线缺陷内的透射率分布及在具有拐弯的线缺陷光子晶体内拐角处透射率分布.结果表明,处于禁带内的电磁波能在线缺陷内传播,且在拐角处能耗较小.计算了处于带隙内的单频时谐波在几种线缺陷结构内的传播行为及电场分布,从电场值分布仍可得到单频时谐波在拐角处能耗小的结论.     

用平面波展开方法计算二维光子晶体带隙结构

应用平面波展开方法(PWM)计算了三角晶格和正方晶格二维空气柱光子晶体带隙结构。结果表明三角晶格和正方晶格二维空气柱光子晶体存在对应TE、TM模的带隙,并且在某些条件下存在完全带隙。比较而言,三角晶格结构光子晶体存在更大的完全带隙。     

蜂窝晶格和Kagomé晶格二维光子晶体带隙特性研究

应用平面波展开方法(PWM)计算了蜂窝晶格和Kagomé晶格二维介质柱光子晶体带隙结构。结果表明蜂窝晶格和Kagomé晶格二维介质柱光子晶体存在对应TE、TM模的带隙,并且在某些条件下存在完全带隙。比较而言,蜂窝晶格结构光子晶体存在更大的完全带隙。     

基于时域有限差分法的二维光子带隙结构的能带研究

时域有限差分法是解决Maxwell方程最常用的一种方法,在计算光子晶体能带结构的问题上,时域有限差分法可应用的结构范围更为广泛。本文用时域有限差分法分析二维光子晶体的色散特性,和参考文献的结论吻合得很好。     

光子晶体带隙结构的数值计算

该文简述了光子晶体的基本概念及基于平面波方法的理论分析。光子晶体是周期性介质结构,其带隙结构计算复杂,难于进行解析分析,只能使用数值模拟,所以关于光子晶体带隙的计算成为其理论研究的一个重要分支。该文在推导出一维光子晶体的解析解后,使用平面波方法在MATLAB下编写了通用的二维光子晶体能带结构计算程序,找到了出现最大带隙的结构参数,为设计和制作二维光子晶体提供了理论依据。     

利用复式原胞实现二维光子晶体中的完全带隙

为了实现二维光子晶体的完全带隙，采用不同结构的复式原胞，构成了一种复式光子晶体．用多重散射的方法，分别计算了不同占空比和内部参数，以及当光沿不同方向入射时s偏振波和p偏振波的透过谱．从理论上论证了在这种复式原胞的光子晶体中，只要选择合适的内部参数和占空比，就可以在二维复式光子晶体中达到三维光子晶体效果，即获得到完全带隙．     

ZnO基二维光子晶体的带隙研究

用平面波展开法研究以ZnO为背景介质,由周期性排列的空气圆孔柱、椭圆孔柱和正方孔柱分别构成的三角晶格结构的光子晶体,计算在不同参数条件下光子晶体的能带曲线.研究结果表明,通过调控孔柱和晶格常数的大小,可以改变光子晶体带隙位置和宽度;对于所有ZnO基三角晶格结构空气孔二维光子晶体,TE模比TM模带隙更宽;正方空气孔柱光子晶体的带隙比圆柱和椭圆柱光子晶体的带隙要宽.     

共形FDTD分析圆形光子带隙微带结构

为了研究含弯曲边界结构的微波光子晶体微带结构的电磁特性,应用了一种局部共形网格有限时域差分方法,通过修改磁场迭代方程,可有效提高计算精度．在此基础上计算了不同圆孔周期、圆孔半径的微带光子晶体结构的S参数．分析结果表明,圆孔周期决定禁带中心频率,而圆孔半径影响着禁带的宽度和深度．     

二维非线性光子晶体点缺陷的双稳态特性

采用时域有限差分技术分析了非线性光子晶体点缺陷的双稳态特性,选择一定频率失谐的连续波入射并观察透射现象.分析发现,当连续波功率增加到阈值点时透射率达到最大值.采用大功率脉冲辅助连续波的方式发现点缺陷的透射率一直处于高透射状态,直至连续波功率下降到很低时,透射率才迅速下降.双稳态特性由频率失谐δ、缺陷谐振频率ω0及非线性系数n2等3个参数决定.采用空间电磁场的摄动理论验证所得结果与数值模拟结果一致.     

Main Factors for Affecting Photonic Bandgap of Photonic Crystals

The factors affecting one dimensional （1D） and two dimensional （2D） photonic crystals （PhCs） are systemically analyzed in this paper by numerical simulation. Transfer matrix method （TMM） is employed for 1D PCs, both finite difference time domain method （FDTD） and plane wave expansion method （PWE） are employed for 2D PCs. The result shows that the photonic bandgaps （PBG） are directly affected by crystal type, crystal lattice constant, modulation of refractive index and periodicity, and it is should be useful for design of different type photonic crystals with the required PBG and functional devices. Finally, as an example, a near-IR 1D PCs narrow filter was designed.     

SiO_2三维光子晶体薄膜的制备与光学特性

利用胶体晶体法沉积SiO2三维光子晶体,利用扫描电子显微镜（SEM）和分光光度计研究该晶体的结构特性和光谱特征,考察颗粒浓度、反应温度对光子禁带的影响.结果表明：随着SiO2颗粒浓度增大,反射强度随之增大,当浓度为1.92%时,反射强度最大,进一步增加浓度反射强度降低,同时光子禁带宽度变窄,禁带位置蓝移;随着温度增加,反射强度增加,禁带位置蓝移.     

一维光子晶体基本周期结构对光子禁带的影响

利用由特征矩阵方法得到的一维光子晶体的反射率计算公式,对具体的一维光子晶体周期结构,计算了在不同的入射角下,P偏振光和S偏振光的反射率随光子晶体基本周期结构光学厚度的变化。计算结果表明,光子禁带是与光子晶体的基本周期结构的光学厚度有关的,对不同的偏振光,光子禁带随光子晶体基本周期结构的光学厚度的变化有所不同。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过改变光子晶体基本周期结构的光学厚度来实现对光子带隙的控制。     

光子晶体光纤的色散特性分析

从麦克斯韦方程组出发,利用有限元方法,分析光子晶体光纤的色散特性。在考虑纯石英材料自身色散的前提下,计算光子晶体光纤的模场分布,基模有效折射率和色散系数等参数。结果表明,调节空气孔直径d和包层空气孔间距∧的大小,改变空气孔填充介质的折射率n,可以有效地控制光子晶体光纤的色散,为光子晶体光纤的设计和制造提供了理论依据。     

一维耦合准周期光子晶体窄带滤波实现

提出所谓一维耦合准周期光子晶体纳米膜概念.研究表明,用它可以实现光学窄带滤波.进一步研究表明,要实现同一波长的滤波,耦合层的折射率越大,在其它条件不变时耦合层的厚度越小;在同一耦合介质中时,耦合层厚度确定窄带的位置与带宽;在其它条件一定时,入射角大小确定窄带的位置,入射角越大窄通带位置越向短波长方向移动.     

Ag—MgF_2弥散结构复合薄膜的光学吸收特性

金属纳米颗粒和电介质基体构成弥散结构复合薄膜,由于局域表面发生等离子体共振效应,复合薄膜在一定光谱范围内会出现吸收峰增强的现象,而金属颗粒体积分数是影响共振吸收峰位置和强度的关键因素.分别采用有效介质理论和时域有限差分法对复合薄膜的吸收特性进行计算,讨论改变掺混颗粒体积分数对薄膜吸收率的影响.研究得出,随着体积分数的增加,更易在可见光波段产生强吸收峰.这一研究结果有助于掌握弥散结构复合薄膜吸收特性的影响机理.     

PML吸收边界条件下的TE波FDTD算法的仿真与验证

FDTD方法已成为计算电磁学的一个重要发展方向。在时域有限差分法基本原理的基础上,通过建立二维TE波的FDTD表达式,实现了基于MATLAB的TE波传播仿真与吸收边界条件的验证。仿真结果表明:PML对TE波的传播具有良好的吸收效果。