二维五筒型光子晶体结构的提出

设计了一种二维五筒型晶格光子晶体的结构,利用PWE方法计算并仿真了该结构的能带分布,分析出了其带隙分布与介质柱介电常数和占空比的关系,总结出了能带与两者之间的变化规律.通过与方形、三角和六角晶格结构的能带分布比较,得到了四种晶格具有最大完全带隙时的参数,发现五筒型光子晶体结构具有最大的完全带隙,为进一步光子晶体的实验制...     

新型复式矩形光子晶体完全带隙分析

文章提出一种复式矩形光子晶体结构,首先利用平面波展开法(PWM)计算这种光子晶体的能带结构,然后对结构参数值进行优化,得到较大的光子带隙.分析结果表明, 当采用单晶硅作为介质柱材料时,长方晶格的晶格常数比值为0.35～0.45,正方介质柱边长与长方晶格长轴比值为0.45～0.50,得到的完全带隙可达到0.50～0.58,完全带隙率达到近39%,这对于研制性能优良的光子晶体器件具有重要意义.     

格点形状和取向对二维光子晶体禁带的影响

以椭圆形和正方形介质柱组成的二维正方晶格为例,讨论了格点形状和取向变化时对光子晶体能带的影响,对比分析了波矢在周期性平面和不在周期性平面2种情况下的能带图.计算表明：格点形状和取向的适当变化可以使没有完全带隙的光子晶体出现完全带隙,低阶的完全带隙转变成高阶完全带隙.此外,经对比发现：波矢偏离周期性平面对椭圆形介质柱的正方晶格形成的完全带隙的影响,要比正方形介质柱正方晶格的完全带隙的影响要大得多.     

太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性

用平面波展开法研究了太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性。数值计算了以硅为背景的空气圆柱构成的二维三角晶格光子晶体的能带结构和态密度,计算表明r=0.50a和r=0.46a时,E偏振和H偏振分别出现最大光子带隙,带隙宽度分别0.1097THz和0.1935THz,在r=0.48a出现最大完全光子带隙,带隙宽度为0.0759THz,光子晶体态密度的分布也表明了存在光子带隙的范围,研究结果为太赫兹器件的开发提供了理论依据。     

太赫兹波在二维正方晶格光子晶体中的传播特性

本文用平面波展开法研究了太赫兹波(THz)在二维正方晶格光子晶体中的传播特性。分析了晶格常数为a=0.1mm的正方晶格介质柱二维光子晶体,在0~1.8THz频段范围内,通过数值计算,发现当介质圆柱半径r=0.2a时,E偏振出现最大绝对光子带隙,带隙位于0.283-0.400THz,带隙宽度为0.117THz,相应的带隙波长范围为84.9μm至120μm,处于THz波段,并分析了随着相对介电常数差值的增大出现的TM带隙宽度增大。研究结果为THz器件的开发提供了理论依据。     

复式晶格红外光子晶体光纤的设计与性能分析

提出一种基于复式三角晶格的红外光子晶体光纤,该光纤采用具有优良透过特性的Ge30Sb8Se62硫系玻璃作为基底材料,由圆形与方形两种介质柱组成晶格,两者按横、纵向上错位相间嵌套排列,每个介质柱与相邻介质柱的夹角都成60°。文章采用平面波展开法和有限元法分析了不同结构下该光纤的光子带隙和限制损耗特性,通过优化光纤的结构参数,获得了10.6μm处大带隙、低损耗的光子晶体光纤。     

大带隙2维正方晶格光子晶体的优化设计

为了研究2维正方晶格光子晶体的完全带隙特性,采用平面波展开方法模拟了两种结构2维光子晶体,在固定光子晶体周期常数a的前提下,研究了2维正方晶格光子晶体的完全禁带随柱半径和折射率的变化规律。结果表明,以空气为背景的锗介质柱组成的光子晶体,随着半径的增大,完全带隙宽度先增大后减小最后消失,填充比为38.3%时,同时增大介质柱的介电常数,在介质柱折射率为4.2处,完全带隙最大,带宽是0.02754(ωa/(2πc));以锗为背景的空气柱组成的光子晶体,光子禁带对应的无量纲频率随半径的增大而增大,填充比为48.3%时,同时增大背景介质的介电常数,出现多个完全带隙,在背景折射率为6.2处,完全禁带最大,带宽为0.02922(ωa/(2πc))。光子晶体带隙的频谱响应也表明了完全带隙的范围。这为大带隙2维正方晶格光子晶体的设计和制备提供了依据。     

2维复式正方晶格结构的完全带隙研究

为了获得较大的完全带隙,采用平面波展开法对2维光子晶体的带隙结构进行计算,通过栅格结构连接方形硅介质柱对正方晶格的带隙结构进行优化。在适当调整介质柱宽度和栅格宽度后,所构成的复式结构获得了较大的完全带隙。结果表明,在正方晶格结构的情况下,只有方形硅介质柱且其宽度为0.5a(a为晶格常数)时,仅存在TE模的带隙;只有同周期硅介质栅格结构且栅格宽度为0.22a时,仅存在TM模的带隙;复式结构的情况下,适当调整介质柱宽度w和栅格宽度d,在w=0.5a和d=0.05a时,可以获得较大的完全带隙,其宽度为0.0417ωe(ωe为中心频率);在w不变时,随着d的变化,在0.04a～0.11a出现完全带隙;在d不变时,随着w的变化,在0.42a～0.76a出现完全带隙;在4～36的范围内调整介电常数,在8.41～36之间能够出现不同宽度的完全带隙。这些结果对2维光子晶体的制作和应用是很有帮助的。     

二维正方复式晶格的完全光子带隙

为产生光子晶体完全光子带隙,在二维正方晶格的介质柱中心构造一个空气柱孔缺陷,应用平面波展开的方法研究了光波在其中的传播规律,发现在特定的结构参数条件下,该结构产生了完全光子带隙,从而找到了在简单晶格结构条件下实现完全光子带隙的方法。     

复式晶格光子晶体光纤带隙分析

提出了一种复武晶格光子晶体光纤,通过向传统正方形格子空气孔光子晶体光纤中引入半径相同但折射率为负的介质柱,构成两种正负折射率介质柱嵌套的周期性排列结构.用平面波法分析这种光纤的光子带隙,仿真结果表明:与传统的正方形格子空气孔光子晶体光纤相比,当R/A=0.35,衬底折射率nb=1.30,空气孔折射率na=1.0,介质柱折射率nc=-1.0时,这种光纤可以实现光子带隙效应导光;当品格常数A的范围为1.5～3.0μm时,传输波长范围为880～2 300 nm.