波在不同色散特异介质一维光子晶体中的传播

对由两种不同色散模型的负折射特异介质构成的光子晶体,利用传输矩阵法研究了微波段的电磁波在其中传播特性.两种特异介质均为双负,TE波和TM波以相同的角度入射,有相同的带隙结构,且带隙结构对入射角不敏感.其中一种特异介质为电单负,而另一种特异介质为双负时,光子带隙对TE波的禁带随入射角的增大而展宽;而当入射角大于0.5 rad,TM波的禁带不再改变.结果表明,该结构的光子晶体带隙在某些频率内具有全向反射特性.     

一维光子晶体全向反射镜的研究进展

光子晶体最显著的特点就是其具有光子带隙结构,可以通过抑制某些频率电磁波的传播来实现在该频段上的全反射,利用光子晶体的这一特性可做成全向反射镜,文章介绍了目前一维光子晶体全向反射镜的基本理论以及在几个主要波段上的实现.     

一维光子晶体异质结结构偏振带通滤波器

利用一维光子晶体(PC)异质结结构带边峰值叠加的方法设计了一种偏振带通滤波器,在实现p偏振分量带通滤波的同时实现了禁带范同的展宽.给出了设计方法,讨论了这种带通滤波器的通带特性和禁带特性.所设计的偏振带通滤波器具有宽通带、宽禁带、膜层较少、小型化和类矩形通带等特点,制作简单,具有实际应用价值.     

二维光子晶体异质结Order-N数值研究

把多重散射(Order-N)方法用于二维光子晶体组成异质结的传输特性研究,分别数值研究了折射率异质结、柱体形状异质结、晶格结构异质结三种情况下的透射特性,数值结果指出在折射率异质时出现类似于电子型半导体的单向导光性能,并作了简单理论类比分析。进一步对三种异质结进行研究,得出传导模的出现不只是晶格结构畸变一种情况可以产生,其他两种异质结也能产生传导模。     

二维复周期光子晶体的带隙结构

提出了由二维六边形结构和三角结构叠合构成的复周期光子晶体 ,利用平面波展开法计算了由空气中的介质圆柱棒组成的该复周期光子晶体的带结构。结果表明二维六边形结构和三角结构叠合构成的复周期结构的光子晶体可以形成很宽的TE波光子带隙 ,并且具有较宽的TE波和TM波带隙重叠的绝对光子带隙     

含各向异性特异材料的一维光子晶体的传输特性

利用传输矩阵方法研究了含各向异性特异材料的一维光子晶体的电磁传输性质.结果表明,光子晶体具有全向的零平均折射率带隙.这种全向带隙几乎不受晶格尺度、波的极化方向和入射角的影响.当一缺陷引入到光子晶体中时,会有电磁缺陷模出现.零平均折射率带隙中的缺陷模与普通Bragg带隙中的缺陷模不同,几乎不受晶格尺度、波的极化方向和入射角的影响.这一性质将在全向反射镜或滤波器中具有潜在的应用价值.     

光子晶体带隙随介质折射率变化规律的研究

以一维光子晶体为例，研究了其带隙相对宽度随其介质折射率比值变化的规律。利用光学传输矩阵理论，从理论数值上验证了在其结构不变的情况下，带隙相对宽度随介质比的增大而增大，并作出了变化关系曲线，进而得出介质比在一定区间可以近似看作成正比关系。同时还得出结构与介质比不变的情况下，带隙随介质取值的变化规律。     

光子晶体的研究进展

通过比较描述电子的的薛定谔方程及光子的麦克斯韦方程，可以发现光在一个折射率以光波长为周期的空间介电结构中的运动规律类似于电子在周期性势场中的运动，因此可以存在光子的能带．当这种折射率变化的反差较大时，会出现光子的能隙．具有光子能隙的空间结构被称为光子晶体．光子能带和能隙的存在，使光子在其中的传播性质，处于光子晶体中的原子、分子的辐射及相互作用特性都发生了根本的变化．这给新的光电或光子器件创造了条件．由于自然界很少有现成的光子带隙材料．因此，光子晶体的研究必须从头开始即从理论和实验两个方面着手，寻…     

光子晶体与光子晶体光纤的应用

介绍了上世纪80年代末出现的光子晶体的概念和材料特点、光子晶体光纤的性能、国际学术界的研究热点及具有深远影响的应用领域。     

光子晶体与光子晶体光纤

光子晶体是20世纪80年代末提出的新概念和新材料，经过十多年的发展，已取得很大进展。光子晶体由于其优越性而具有极好的应用前景，不仅可使光通信领域产生新的变革，同时将对光电子领域及其相关产业产生巨大的影响。介绍了光子晶体及根据其原理开发的光子晶体光纤。     

基于Rouard方法的一维光子晶体带隙结构计算

文章将广泛应用于薄膜光学和波导光栅理论计算的Rouard方法引入到一维光子晶体(PC)带隙结构计算当中,从物理光学的多光束干涉角度解释了光子带隙的产生原因.详细推导了Rouard方法的相关公式,并应用Rouard方法计算了具有不同结构特点的一维光子晶体的反射谱.计算结果表明Rouard方法是有效的,并且具有物理概念清晰、公式简洁的特点.     

光子晶体微纳光纤的制备新方法及其特性研究

为了形成胶体晶体-微纳光纤结构,采用提拉生长法,将单分散的聚苯乙烯微球在微纳光纤表面自组装生长成胶体晶体,并用扫描电子显微镜和光谱仪对胶体晶体的显微形貌和透射光谱特性进行了表征。结果表明,聚苯乙烯微球有序堆积,自组装成胶体晶体,其结构为面心立方密排结构,表面为面心立方结构的[111]面。胶体晶体-微纳光纤的透射光谱在1400.8nm处有透射峰,对应于面心立方结构在[111]方向上的光子带隙。这种光子晶体微纳光纤在光纤传感器及滤波器方面有广阔的应用前景。     

正负材料的一维矩形光子晶体特性研究

对正负折射率材料构成的一维光子晶体,在横向矩形受限的条件下,推出了光波在其中不同模式所满足的条件,并利用特征矩阵法研究了光波不同模式的传播特性。结果表明：介质厚度为半波长时透射峰出现在中心波长处,与正折射率介质构成的光子晶体在中心波长或半波长处出现禁带完全不同;模式数即入射角不大时,透射波基本上具有相同的特性;介质折射率相差越大、周期增加都能使透射波谱宽度变窄。     

锥台型光子晶体在太赫兹波段的透射特性

设计一种工作于太赫兹波段的锥台型光子晶体,利用CST软件研究了光子晶体的禁带特性。通过在0.3~1 THz范围内进行模拟仿真得出,锥台型光子晶体存在光子禁带。与普通的圆柱形光子晶体进行了对比,并对不同的参数进行仿真发现:禁带范围会随着参数的改变而整体移动,其中取锥台顶部半径0.05~0.1 mm间隔0.01 mm,发现随着锥台顶部圆的半径的减小,禁带向高频方向移动。取晶格常数0.2~0.3 mm间隔0.05 mm发现随着晶格常数的增大会使禁带向低频方向移动。研究结果为太赫兹光子晶体波导研究提供理论依据。     

正负交替一维掺杂光子晶体缺陷模的特性

利用光学特征矩阵方法,研究了在正负折射率交替一维光子晶体中掺入正折射率介质后缺陷模的相关特性。结果表明：当杂质层的光学厚度不变时,随着杂质层折射率的增加,缺陷模的半高宽度随之增加,分布在禁带中心两侧的缺陷模分别向临近的透射谱方向移动,并与透射谱形成连续的透射带;随着折射率的增加,透射带的透射率逐渐增加,其半高宽度逐渐减小;而当杂质层折射率不变时,随着杂质层的光学厚度增加,缺陷模向长波方向平移,同时缺陷模的个数也随之增加,而由缺陷模和透射谱连成的透射带的带宽逐渐减小。     

矩形缺陷光子晶体太赫兹波波导的慢波特性

设计了一种工作于太赫兹波段的矩形孔缺陷光子晶体慢波波导。首先分析三角空气孔型光子晶体的带隙特性,引入线缺陷形成波导,并将邻近缺陷空气孔设为矩形,通过分析矩形孔尺寸对波导的带隙结构、群速度的影响,确定孔尺寸;研究缺陷宽度对缺陷模式的影响,并通过优化将缺陷模式频率移到目标频率338 GHz处,最终在布里渊边界处实现了c0/1543(c0=3×108m/s)的低群速度,证明了矩形缺陷光子晶体太赫兹波导良好的慢波特性。     

用于速调管的一维光子晶体圆柱腔分析

运用ISFEL3D软件对一维光子晶体圆柱腔和金属圆柱腔进行仿真和分析。研究结果表明,一维光子晶体圆柱腔中与TM010模相邻的TM910模只存在于最外层介质中,频率间隔为213 MHz,不会影响TM010模;一维光子晶体圆柱腔的特性阻抗(94.9Ω)比金属圆柱腔(129Ω)要小,但均匀性要好;在一维光子晶体圆柱腔两端连接漂移管后,TM010模所受影响很小,说明一维光子晶体圆柱腔具有较强的抗干扰能力,这是将一维光子晶体圆柱腔应用在高射频段速调管方面的前提条件。     

光子晶体薄板波导导模的固有损耗特性研究

利用波导模展开法计算了强介质比光子晶体薄板波导中的固有损耗。在导模高群速度的频段中,辐射损耗随着晶体中空气比的增加而增加,随着波导宽度的增加或薄板厚度的增加而减小,而且可以计算得到在靠近模式色散中微小带隙处的损耗与复频率的关系,计算得到的损耗与si薄板中所测的结果十分吻合。     

一维光子晶体的全向反射特性

利用传输矩阵方法研究了一维光子晶体的全向反射特性.研究表明,光子晶体的结构参数对全向反射带的产生影响很大.要提高光子晶体的全向反射带带宽,必须增大两种介质的折射率及它们的高低折射率比值,同时使低高折射率层的光学厚度比接近0.85.研究结果对全介质反射器的设计具有指导意义.