1维石墨烯光子晶体的电磁吸收特性

为了研究1维石墨烯光子晶体在可见光波段的吸收特性,采用传输矩阵的方法进行了理论分析和数值仿真,得到了1维石墨烯吸收特性与石墨烯层数、缺陷层介质厚度、电磁波模式有关的结果。结果表明,增加石墨烯层数时,对波长为556nm左右的绿光的吸收作用明显增强;缺陷层介质厚度增加时会引起吸收峰的增加;在TE模式下,入射角对石墨烯光子晶体吸收特性影响较小。该研究结果为1维石墨烯光子晶体吸收器的设计提供了理论依据。     

光子晶体

现代固体电子学的基础是半导体对能量由 E1 至 E2 的电子具有禁带的材料。这就表明 ,半导体的电子能量不会有该区间的值。对光子存在类似禁带系统的可能性在 70年代作过理论论证 ,现在已获得这种系统。它们称为光子晶体。当然 ,具有电子禁带和光子禁带晶体间的完全类似是不存在的。这多半是物理学家使用熟悉的工具描述类似的现象。然而 ,正如电子禁带的存在是制造所有各种现代半导体器件的基础一样 ,光子禁带的存在对光学和光电子学也开创了新的前景。容许带和禁带　　晶体内对光子传播的容许带和禁带的存在是在劳厄图 (记录在照相胶片上用…     

二维光子晶体的制备及应用

主要论述二维光子晶体的制备方法和二维光子晶体器件，并着重讨论了光子晶体在未来的光学器件集成方面广阔的应用前景．     

光子晶体THz器件的研究进展

近年来,随着国际上掀起的太赫兹(Terahertz,THz)研究热,太赫兹科学技术的发展更为迅速.但是,对于THz的各种功能器件,利用基于经典电磁理论的微波技术手段或者利用基于量子理论方法的光学技术手段都遇到了很大的困难.90年代末,随着频率禁带处在THz波段的光子晶体(Photonic crystal,PC)制作方法和技术的提高,基于光子晶体的THz器件应运而生.为此,就国际上在光子晶体THz滤波器,光子晶体THz波导,光子晶体THz光纤和光子晶体THz谐振腔方面所做的主要工作和研究成果进行了较详细的论述分析及归纳总结,并对光子晶体THz器件未来的发展提出了几点看法.     

二维光子晶体的制备及应用

主要论述二维光子晶体的制备方法和二维光子晶体器件,并着重讨论了光子晶体在未来的光学器件集成方面广阔的应用前景。     

椭圆偏振光在各向异性1维光子晶体中的传输

为了解决利用传统传输矩阵法计算在各向异性材料结构中任意极化态电磁波传播遇到的困难,设计含磁光材料缺陷层的1维光子晶体。通过把入射电磁波按左旋圆偏振和右旋圆偏振进行正交分解的方法,推导出适合各向异性材料和任意极化态入射电磁波的传输矩阵算法。结果表明,该算法可以确定1维层状结构透射波和反射波偏振态的变化。     

1维光子晶体中两种偏振光的场分布

为了研究1维光子晶体中光强的分布,采用特征矩阵法推导出TM波在1维光子晶体中光强的分布公式,进行了TM波和TE波在1维光子晶体中光强分布的理论分析。结果表明,在禁带范围内,随着TM波和TE波在1维光子晶体中传播深度的增加,其光强迅速衰减;在导带范围内,随着TM波和TE波在1维光子晶体中传播深度的增加,其光强不会衰减。这一结果对1维光子晶体中TM波和TE波的禁带和导带的形成的认识是有帮助的。     

1维掺杂光子晶体中光的全反射贯穿特性

为了研究1维掺杂光子晶体中光波的全反射贯穿特性,利用传输矩阵法计算了TE波在大于全反射角入射1维掺杂光子晶体的透射率。结果表明,在透射波中发现了全反射贯穿效应,得出了1维掺杂光子晶体的全反射贯穿效应随入射角、杂质厚度、杂质折射率以及周期数的变化特性。这些特性可以用于设计光子晶体滤波器。     

基于光子晶体光纤的宽带色散补偿光纤的设计

采用矢量光束传输法(VBPM)对小纤芯光子晶体光纤(PCF)的色散特性进行了数值分析,研究发现通过调节光子晶体光纤的结构参数可以灵活的对其色散补偿值进行调整,能够实现C L波段(1 530～1 565 nm)的宽带色散补偿功能,并且对标准单模光纤的色散斜率有很好的补偿.在∧=1.0μm,d/∧=0.7时,1 550 nm处的色散值可以达到-339.1 ps/(km×nm),相关色散斜率(RDS)可以达到0.003 2 nm-1,能够有效的对标准单模光纤进行色散斜率补偿.     

一维激光全息光子晶体的偏振特性研究

用特征矩阵法研究了一维激光全息光子晶体的偏振特性,结果表明:随着入射角增大,S偏振光的禁带的宽度增大,边沿变陡;而P偏振光的禁带的情形相反,随着入射角增大,S偏振光和P偏振光的禁带的两个边沿的波长都近似按抛物线规律减小,但S偏振光的抛物线比P偏振光的抛物线陡;特别是,当入射角较大时,在S偏振光的禁带的左侧有一些很细的透...     

一维缺陷光子晶体多个禁带中的窄带缺陷模

用特征矩阵法研究了一维缺陷光子晶体的透射谱。结果发现:在一维缺陷光子晶体的透射谱中的多个禁带内都有窄带缺陷模,窄带缺陷模的波长越大,其宽度越大;当入射角增大后,波长越长的窄带缺陷模的强度变化越小,位置向短波方向移动越多,且S偏振光与P偏振光的窄带缺陷模的分离越大;增大一维缺陷光子晶体中周期性介质的厚度,窄带缺陷模的波长和移动的范围都增大。本研究对一维缺陷光子晶体的窄带缺陷模的选择使用具有重要意义。     

材料色散对光子晶体全反射隧穿光场分布的影响

为了研究材料色散对光子晶体全反射隧穿光场分布的影响,利用特征矩阵,推导出1维光子晶体中的光场分布公式。又利用光场分布公式和材料色散公式,研究了材料色散对1维掺杂光子晶体全反射隧穿光场分布的影响。结果表明,材料色散对1维光子晶体全反射隧穿的光场分布会产生明显的影响,材料色散会使全反射隧穿光场的峰值发生明显变化,并会使光场分布的周期性发生明显改变。此研究结果加深了对1维光子晶体全反射隧穿现象的认识。     

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.     

面心立方3维光子晶体带隙数值研究

为了数值研究面心立方晶格球形散射体3维光子晶体能带结构,采用平面波展开方法分别计算了空气中的介质球与介质中的空气球在不同参量下的能带.结果表明,空气中的介质球不论选任何参量都不出现完全禁带,介质中的空气球在选取适当参量时能出现禁带,禁带宽度与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相似,禁带位置中心坐标与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相反.此结论推广和补充了相关文献的研究.     

光子晶体直接耦合结构双波长THz波调制器

THz波调制器是太赫兹波通信系统中的关键器件之一。提出了一种基于复式晶格光子晶体直接耦合结构的双波长THz波调制器。该调制器通过在一个点缺陷中引入非线性材料GaAs(砷化镓),可实现仅通过一个点缺陷对双波长THz波的光控调制。仿真结果表明:当两个不同的THz波入射时,调制器插入损耗小、消光比高、调制速率快。与同类侧耦合结构调制器相比,该调制器具有更高的消光比。     

基于厄米-高斯函数法研究1维光子晶体波导

为了对折射率型1维光子晶体缺陷波导中的光传输进行有效数值模拟,采用此类型波导的厄米-高斯函数展开方法进行了研究。首先给出了计算方法的详细理论推导,然后利用该方法计算了偏振态不同、结构参量不同的情况下波导本征模式的色散关系、模场空间分布、能量控制因子及等效折射率。结果表明,1维光子晶体缺陷波导与阶跃平面光波导主要差别在于高阶模式,且可通过调节1维光子晶体的结构参量来有效调控高阶模式的传输。