介电常数对比和填充率对光子晶体中光子禁带和局域态的调节

用有限时域差分法(FDTD)和Padé近似分析了二维光子晶体的能带结构和缺陷引起的局域态.针对介电常数对比和填充率对完整光子晶体中光子禁带以及缺陷态的影响作了研究.计算了不同缺陷的光子晶体模式的振荡频率和质量因子.数值模拟的结果表明通过改变介电参数对比和填充率可以实现对光子禁带的位置、宽度、数目以及对缺陷态的调整.     

介电常数对比和填充率对光子晶体中光子禁带和局域态的调节

用有限时域差分法(FDTD)和Padé近似分析了二维光子晶体的能带结构和缺陷引起的局域态.针对介电常数对比和填充率对完整光子晶体中光子禁带以及缺陷态的影响作了研究.计算了不同缺陷的光子晶体模式的振荡频率和质量因子.数值模拟的结果表明通过改变介电参数对比和填充率可以实现对光子禁带的位置、宽度、数目以及对缺陷态的调整.     

TiO2/SiO2多层膜系一维光子晶体缺陷态特性研究

建立了一种基于TiO2/SiO2多层膜系并含缺陷层的一维光子晶体模型。基于时域有限差分(FDTD)算法,对其基本层周期数,缺陷层位置、光学厚度以及不同材料等情况下的带隙特性在理论上进行了系统的模拟与分析,发现这种一维光子晶体的缺陷态的透过率和带隙宽度受基本层周期数、缺陷层所在位置和材料的影响较大,而缺陷态中心波长位置仅由缺陷层的光学厚度决定。     

SiO2/TiO2多层膜结构一维光子晶体光子禁带研究

制作了SiO2/TiO2多层膜结构一维光子晶体,研究了其光子禁带特性.通过测量红外透射谱,分析了入射线偏振方向、入射角度以及引入缺陷层对光子禁带的影响.随着入射角度的增大,在TE模式和TM模式线偏振光下,光子禁带边沿产生蓝移现象.引入TEB30A型向列相液晶缺陷后,光子禁带中在波长约为l810nm(TE模式)和182l...     

光子晶体齿状波导的滤波特性研究

为了设计基于光子晶体波导的高性能滤波器件,在2维正方格子光子晶体波导结构中引入一系列齿状缺陷,采用有限元法对齿状光子晶体波导的传输特性进行了数值仿真和理论分析。结果表明,对于单个齿状缺陷,缺陷产生的共振频率使得在光子晶体波导通频域带出现带隙结构,可以实现良好的窄带滤波,并且通过改变齿状缺陷深度可以有效地控制缺陷的共振频率;引入多个齿状缺陷,缺陷之间会经过耦合作用形成一系列缺陷态,使得在光子晶体波导导通频域中出现宽带的带隙结构,可以实现宽带滤波。该光子晶体波导滤波器对窄/宽带滤波可根据波导结构中引入的齿状缺陷进行简单灵活调节。此研究在设计基于光子晶体波导的光子滤波器件方面具有潜在的应用价值。     

PS/TiO_2复合材料的蛋白石结构光子晶体制备及表征

以乳液聚合得到的单分散性聚苯乙烯(PS)微球为种子,利用原位溶胶凝胶技术在微球的表面上吸附上二氧化钛(TiO2)小颗粒,从而得到PS/TiO2复合微球的乳液,利用乳液的自组装得到了PS/TiO2复合材料的蛋白石结构光子晶体。比较了PS蛋白石结构光子晶体和PS/TiO2复合材料蛋白石结构光子晶体的透射谱,得出复合材料的光子晶体带隙特征比PS光子晶体的带隙特征强。     

一维ZnO光子晶体带隙的FDTD法模拟研究

介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本原理,设计了一个由ZnO和MgF2组成的一维光子晶体模型,并对光子晶体中传播的电磁场作了模拟和分析,通过对光子晶体透射谱的研究,详细讨论了不同周期数、不同厚度和不同厚度比对光子晶体带隙的影响,最后通过在周期薄膜层状结构中引入缺陷层构造了光子缺陷态。     

混合光子晶体等离子激元纳米微腔

构建了一种三层混合光子晶体等离子体激元结构,分别为金属银(Ag)层,低折射率二氧化硅(SiO2)层和二维光子晶体层。这种混合光子晶体等离子体激元结构具有明显的横磁模(TM)模式带隙。在二维的光子晶体层的中心引入一个单元胞缺陷,形成缺陷腔结构。这种纳米尺度的光子晶体等离子体微腔的体积远小于传统介质的光学微腔,光子能量可以很好地被局域到低折射率层,实现了深亚波长尺度下的对光的限制。通过改变该混合光子晶体等离子激元结构的参数,利用三维时域有限差分(3D-FDTD)方法,分析了这种混合光子晶体等离子微腔结构的光学特性。分析表明:这种纳米微腔具有极小的模式体积0.0141(λ/n)3和高的Q/V值。     

一维光子晶体缺陷模局域场强的分布特征

用特征矩阵法研究不同结构缺陷光子晶体内部局域态场强的大小和分布特征.一维光子晶体缺陷模局域场一般以驻波的形式存在于缺陷内, 局域平均场强的大小与光子晶体构形、缺陷的结构参数、周期数密切相关.在同样条件下, 当缺陷模频率使光子晶体满足布拉格反射条件时, 缺陷模局域场的强度达到最大值.结构参数相同时, 缺陷模局域平均场强随周期数按e指数增加.研究结果对优化光子晶体的设计具有一定的参考作用.     

掺杂一维光子晶体的杂质态

阐述了无缺陷光子晶体与掺杂光子晶体的结构,用光学特征矩阵方法,通过数值模拟计算具体讨论了一维光子晶体的一个实例。计算结果表明,掺杂光子晶体的禁带出现了极窄的、高透射率的尖峰,即光子杂质态,类似于半导体材料中的杂质能级。杂质层的引入增宽了原来光子禁带的宽度,杂质态的特征与杂质层的光学厚度、折射率及在晶体中的位置等因素有关。     

One-Dimensional Photonic Crystal Rib Waveguides

We analyze an optical waveguide that consists of a 1D photonic crystal (PC) embedded in a large cross-sectional rib waveguide. The PC provides control over the dispersion properties of the waveguide, while the rib geometry provides a low loss and versatile mechanism for confining light. The structure is analyzed using the 3D finite-difference time-domain method. The simulation results indicate that extremely low-loss waveguiding is possible over a defect band. Moreover, the PC has a complete 1D photonic band gap with a gap-midgap ratio (Deltaomega/omega_mid) of 0.913, which is one of the largest ratios ever reported for a PC.     

Invisible Photonic Prints Shown by Deformation

Invisible photonic prints shown by deformation are prepared by soaking the mechanochromic photonic paper with crosslinker (PEGDA) and subsequently crosslinking part of the paper through a photo lithography process. The key point of this new technique is creating patterns and background with very close photonic structures but different mechanochromic capabilities, so that the invisible photonic patterns in relaxed state can be revealed under deformation due to the nonuniform change in photonic structure. Based on the relationship between crosslinking level and the reflection changes during deformation, one can conclude that a low crosslinking level favors the hiding of invisible patterns and a high crosslinking level favors the showing of patterns. The as‐prepared samples can instantly and reversibly show the patterns by deformation and hide them by relaxation for many times, and the encapsulation by PDMS rubber prolongs its life time and enhances its durability in practical usages. The current printing technique is capable of creating invisible photonic prints in both macroscale and microscale range, which makes them potentially useful for security and antifraud applications in daily life.     

光在双缺陷一维光子晶体中的传播特性

利用转移矩阵法分析具有缺陷层的一维光子晶体的传递函数并进行了数值模拟.由于缺陷模之间的相互作用,其传递函数受到缺陷层折射率的影响,定义了缺陷模之间相互作用的关联甬数以及缺陷模的相对折射率函数,进而分析了关联函数和缺陷模折射率的关系.通过模拟仿真,确定了光在双缺陷一维光子晶体中的传播特性.     

Photonic Band Gap in Two-Dimensional Anisotropic Photonic Crystal with Rectangular Bars

Photonic band gap (PBG) in two-dimensional (2D) anisotropic photonic crystal (PC) constructed of rectangular bars has been numerically studied by using Transfer Matrix Method (TMM). The results show that the PBG is bounded by the lower band edge of TE wave and the upper band edge of TM wave. Its width simply increases with increasing of shape parameter α. It reaches a maximum value as the structure degenerates into its 1D counterpart, due to the complete overlapping of gaps in TE and TM waves. The anisotropy in PC structure results in the transmission anisotropic property. One can design the PBG structures in different incident directions to match their application demand.     

基于内全反射微环空气孔型光子晶体光分插滤波器

提出一种基于内全反射微环和光子晶体带隙相结合的混合结构空气孔型二维三角晶格光子晶体光分插滤波器,通过压缩及移位围绕线缺陷波导的上下两排光子晶体阵列,实现空气孔型线缺陷波导单模的有效调控,进而影响信道的下路效率,并且利用二维时域有限差分法系统分析不同波导宽度以及不同移位量δ时滤波器的下路效率。模拟计算表明,当波导宽度为0.8槡3晶格常数,耦合强度为0个晶格常数,移位量为0.5个晶格常数,信道波长为1464nm时,下路效率为-0.11dB,品质因子Q为1100;当波导宽度为0.8槡3晶格常数,耦合强度为1个晶格常数,移位量为0个晶格常数时,下路效率为-0.89dB,品质因子Q为2100。