一维太赫兹光滤波器的模拟与制作(英文)

模拟并制作了基于光子带隙结构的一维太赫兹光滤波器.通过人工叠加方式制作一维周期性结构,以聚乙烯或聚四氟乙烯作为高折射率材料,用钻有圆孔的合金片作为空气层,利用太赫兹时域光谱技术测量样品在0.1～0.9 THz波段的透射谱.根据理论模拟结果,利用聚乙烯设计制作中心波长为0.3 THz的带阻滤波器,结构周期为400μm,占空比为0.5.测量的3 dB带宽为0.08 THz,与模拟结果0.07 THz基本吻合.     

太赫兹频率编码器

提出T形结构太赫兹频率编码器,其由初始相位值相同、相位灵敏度不同的4种同一形态、尺寸不一的T形编码超表面单元构成.利用预先设计的编码序列,实现对太赫兹波1 bit、2 bit编码和非周期太赫兹频率编码.无需重新设计编码器结构,仅通过改变工作频率,就可灵活控制反射太赫兹波的方向,理论计算与软件仿真结果吻合.提出的太赫兹频率编码器对反射太赫兹波主瓣能量具有很好的分散作用,能有效减少雷达散射截面.该器件在太赫兹波隐身中具有巨大应用价值.     

二维正方晶格光控太赫兹波调制器

提出了一种基于二维正方晶格光子晶体的光控太赫兹波调制器.该光子晶体调制器采用线缺陷和点缺陷组合的结构,通过在点缺陷处填充非线性介质砷化镓,使其成为光控可调谐光子晶体.当没有外加泵浦光时,点缺陷处存在缺陷模;当在缺陷处加一定光强和波长的光波时,缺陷处的缺陷模消失.基于这种机制,此器件可实现对某一波长的太赫兹波实现通、断调...     

定制非周期极化LiNbO3中多频率THz波的产生

描述一种非周期极化结构晶体中多频率太赫兹辐射波的产生.在此非周期结构的LiNbO3,超晶格中,基于飞秒脉冲二阶非线性光学整流效应,模拟多频率模式的太赫兹波形.通过选择最佳畴宽度,得到转换效率基本相等的3个主要太赫兹频率模式.该方法对多频率模式的个数无限制,且有助于多频率激光器中超晶格晶体的设计.     

基于光子晶体的太赫兹波波分复用器件的设计

设计了一种基于二维硅光子晶体的太赫兹波波分复用器件.该光子晶体器件采用点、线缺陷组合的结构,数对不同大小的点缺陷分别放置在线缺陷侧面的相应位置.根据描述谐振腔与波导之间耦合问题的耦合模理论,当太赫兹波在器件中传播时点线缺陷中的电磁波模式之间将发生相互耦合.基于这种机制.器件可以通过设置不同大小的点缺陷将相应谐振波长的太赫兹波下载下来.仿真结果表明,器件体积小巧、易于集成,信道平均间隔大约为0.5岬,并且各信道的下载效率均高于90%.     

电磁波在一维光子晶体中的传播

利用一维时域有限差分（１－Ｄ ＦＤＴＤ）方法计算了电磁波在一维光子晶体中的透射和反射特性,分析和研究了一维光子晶体的光子带隙结构。     

复合周期光子晶体高阶带边模参量放大与压缩

为了在一维光子晶体中有效地实现光学参量过程,光波之间的Bloch位相匹配是一重要因素,而复合结构光子晶体的高阶带边模也可以同时满足位相匹配和频率匹配.利用一维传输矩阵方法,得到了复合周期结构的线性特征,结果表明:高阶带边模也具有很强的局域特性,从而预见高价带边模也能高效地实现参量放大.利用非线性时域有限差分(NFDTD)数值方法,模拟了一维复合周期结构光子晶体的参量放大过程,数值结果表明,在高阶带边模参与的情况下,信号波在放大的同时实现压缩,并且参量放大的阈值降低.由此可见,对于利用复合周期结构光子晶体实现的参量过程,能够有效利用的频率范围增加了.     

一维光子晶体光子禁带研究

设计SiO2/TiO2一维光子晶体,利用琼斯矩阵理论,模拟分析其禁带特性。结果表明：光子禁带随光子晶体介质厚度比的增大而加宽,且往长波方向移动;光子禁带不受光子晶体周期数的影响。根据理论模拟得出的最佳参数制作了应用于光通讯波段的一维光子晶体带阻滤波器,并测量了该光子晶体的光子禁带,实验结果与理论模拟一致.     

介质／金属一维光子晶体中电场分布研究

本文设计了一种太赫兹波段的介质／金属一维光子晶体,并采用FDTD法对所设计的结构的电场分布进行仿真研究。在电场为500THz条件下,分别研究了周期数、介质厚度、不同金属层对电场分布的影响,并给出影响规律。所得结果为该类结构用于光学器件的设计提供一种依据。     

基于太赫兹光谱技术的TNT炸药检测试验研究

利用TAS7500SP光谱仪和太赫兹时域光谱技术研究了2,4,6-三硝基甲苯(TNT)在0.1~5THz频率范围的光谱性质,得到了其指纹谱信息,对获得的光谱进行优化并提取了特征峰值.实验表明,所得结果与国内外其他机构测量的该炸药的吸收谱、频域谱、时域谱线走势和吸收峰位置基本一致,并且首次测得该炸药在该频段的吸收系数、反射率、反射谱、透射比、透射光谱,丰富和补充了该炸药在太赫兹波段的光谱数据.     

一维双周期光子晶体的特性分析

借助传输矩阵法研究一维光子晶体的光传输特性。当一维光子晶体为双周期时,两光子晶体禁带的交叠处将会出现明显的共振透射峰。当一维双周期光子晶体的一种组成介质的介电常数为复数并且其虚部为正时,两透射峰都将出现吸收现象。如果该介电常数虚部为负,则两透射峰都将出现放大现象。     

一维含缺陷光子晶体异质结构的电磁传输性质

利用传输矩阵方法研究了一维含有缺陷的光子晶体异质结构的电磁传输性质.结果表明,由两种正常材料组成的一维光子晶体异质结构,由于光子局域特性,会在光子带隙内出现缺陷模.当在此异质结构界面引入一种正常材料作为缺陷层时,缺陷模的频率随着缺陷层厚度的增加向低频移动;缺陷模的电磁场在光子晶体异质结构界面和缺陷处具有很强的局域性.而当引入一磁单负材料作为缺陷时,发现此种缺陷型异质结构会出现"双模特性",两缺陷模的频率及频率间隔可以通过改变负磁导率材料缺陷层的厚度来调节,而两缺陷模的电场在光子晶体与单负材料的界面分别出现很强局域特性.这些缺陷模性质将在可调的滤波器中具有潜在的应用价值.     

含负折射率材料的一维光子晶体的能带特性

进一步研究光子晶体的传输特性,从色散关系出发,通过数值模拟计算研究了由正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体的能带结构与光子晶体的结构参数之间的关系。结果表明：当两种材料的光学厚度相同时,含负折射率的光子晶体的带隙比传统的光子晶体带隙大得多,并且具有狭窄的透射带。讨论了带隙的存在与折射率比值的关系,与传统光子晶体的透射谱进行了比较。为应用负折射率材料拓宽一维光子晶体带隙和设计多通道光子晶体滤波器提供了有益的理论参考。     

氙灯线光谱修正滤光片的设计

本文讨论了一种抑制氙灯线光谱的干涉滤光片的设计。对于用氙灯模拟CIE标准昼光,使用这种滤光片能够修正氙灯在470mm处的线光谱,提高光源的质量指标。文章在计算了氙灯线光谱对模拟光源质量指标影响程度的基础上,提出了滤光片的特性指标,然后用分析的方法设计了滤光片的膜系,设计中讨论了压缩反射带宽和通带波纹的问题。     

改进的液晶可调谐滤光片设计方法 改进的液晶可调谐滤光片设计方法

为了实现程序可调的可见光谱连续可调滤光,对多级液晶(LC)可调谐滤光片的设计方法进行改进,并对设计结果进行软件模拟与实验.改进后的设计方法是通过分析每一级滤光片需要的双折射光程差以及液晶盒的双折射光程差调节能力,从而确定各级滤光片所采用的石英片与液晶盒的参数.使用这种方法设计了6级可调谐滤光片并进行模拟分析,模拟结果证明,该滤光片系统可以在400～700 nm波段进行调谐,通带半高宽(FWHM)最小可达8 nm,实现了宽谱段窄带滤光.实际制作了6级液晶可调谐滤光片,对滤光片进行了测试,测试结果表明性能指标达到了设计要求.     

含负折射率介质一维光子晶体的全向反射镜

研究了含负折射率介质的一维光子晶体的反射特性和用其制作全向反射镜的物理基础,同时研究了此种光子晶体PBG的影响因素.研究发现,周期结构参致--晶格常数和层厚畸变对含负折射率材料的一维光子晶体的PBG几乎没有影响.在一定频城内可实现全向反射.     

碳化硅与氮化硅一维光子晶体的模拟

根据白光发光二极管(LED)的发光特点,在LED蓝光光源和荧光粉之间,设计了碳化硅与氮化硅一维光子晶体,对蓝光的频率进行有选择的透射,而其他频率的光,则尽可能地增加反射,从而提高出光效率.     

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。     

基于曲线反射面快速扫描光学延迟线设计

太赫兹时域光谱系统作为有效的相干探测技术,提高太赫兹的探测速度是其研究重点.通过说明延迟线的基本原理并进行数学分析,设计了具有4个子叶片的快速旋转延迟线,总延迟距离为127.339 mm,延迟时间为424.464 ps.利用LIGHTOOLS进行理论光线模拟,对轴振动和安装产生的误差进行模拟,并对轴体旋转的模态进行分析.设计和仿真结果表明:此光学延迟线装置能在空间上有效地分开光束平行出入射,且低于一阶模态频率,可稳定旋转,加工可行性较高,能实现较大的延迟时间且重复性较好,有利于快速探测到太赫兹信号,提高太赫兹时域光谱系统扫描速度.     

基于VO_2薄膜的太赫兹可调超表面结构

利用二氧化钒薄膜的绝缘-金属相变特性,在硅基片上设计并制备了一种电压控制的超表面调制器件,研究在太赫兹频率范围内超表面器件的透射特性和电控可调谐特性.实验结果表明,当太赫兹波垂直入射可调超表面器件表面时,器件的透射谱线在0. 31 THz处达到最高峰值;而当电压从0 V加至8 V时,器件的透射率明显降低,在0. 41 THz处峰值最低;在0. 2～0. 6 THz整个波段内,调制深度最大可以达到59%;而通过对器件施加电压,可以实现在两种不同谐振状态之间的可控,并产生对太赫兹透射率的调制.该实验结果对太赫兹可调超表面的研究发展具有重要意义.