各向异性矩形掺杂光子晶体的缺陷模及量子效应

为了研究1维各向异性矩形掺杂光子晶体中缺陷模及量子效应,采用特征矩阵法研究了光波在其中出现的模式量子效应,并计算了TE波和TM波各模式缺陷模的变化规律,得出了1维各向异性矩形掺杂光子晶体缺陷模的新结构.结果表明,缺陷模的频率和透射角都随模式量子数的增加而增大,同一模式缺陷模的频率随矩形边长的增加而减小.     

一维圆柱光子晶体波导中的光场分布

利用特征矩阵的方法,推导出TE波在一维光子晶体中光场的分布公式,研究了一维圆柱光子晶体波导内部各模式光的场分布特征。禁带中各模式的光场随传播深度的增加而迅速衰减。导带中各模式的光场不随传播深度的增加而衰减。这些特征的获得深化了对一维圆柱光子晶体波导中模式禁带和导带的形成的认识。     

多掺杂一维各向异性光子晶体的缺陷特性

为了研究多掺杂一维各向异性光子晶体的光学特性,采用传输矩阵法计算了光波通过多掺杂一维各向异性光子晶体的透射率。经数值模拟得到:光通过该结构光子晶体后,TE波和TM波的透射谱中随掺杂层个数的变化出现了单、双及多缺陷模,禁带中缺陷模的个数随掺杂层数的增大而增多,缺陷模的位置随掺杂层光学厚度的变化向短波方向移动,TE波和TM波的缺陷模能完全分开,透射谱的这一特点为设计制作单、双通道滤波器提供了理论依据。     

色散对圆柱形光子晶体波导传输模式的影响

利用材料的色散关系和特征矩阵法研究了一维圆柱形光子晶体波导中TE波和TM波模式禁带的变化特征,得出了TE波和TM波模式禁带随色散强度、色散厚度的变化规律.色散强度和色散厚度都会对一维圆柱形光子晶体波导中TE波和TM波的模式禁带产生影响.利用TE波和TM模式禁带随色散强度、色散厚度的变化规律,可实现对一维圆柱形光子晶体波导中TE波和TM波各传输模式的有效控制.     

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。     

用一维矩形受限光子晶体实现单模传输

利用传输矩阵法研究了一维矩形受限光子晶体的反射谱。详细分析了TE和TM波各模式的光子禁带随矩形尺寸的变化规律。提出可以用矩形受限光子晶体实现电磁波最高模式的单模传输,尺寸越小越容易实现单模传输,其中X=1,Y=1的尺寸是最佳的结构。     

一维各向异性掺杂光子晶体的缺陷模特性

利用传输矩阵的方法给出了光波在一维各向异性掺杂光子晶体中传播的透射率,研究了缺陷模的相关特性,经数值模拟计算得出:光通过一维各向异性掺杂光子晶体后,透射波中TE波和TM波存在明显的缺陷模,缺陷模的中心波长位置随光波入射角的改变而不同,两个缺陷模能完全分开;TE波的缺陷模中心波长位置随着光学厚度的增大向短波方向移动,TM...     

一维平板光子晶体中电磁波的模式和带隙

利用特征矩阵法研究了一维平板光子晶体中电磁波的模式及其带隙结构。推导出一维平板光子晶体中电磁波各个模式满足的条件,计算出TE波和TM波各模式的禁带随模式量子数、平板厚度以及入射角的变化规律。得出了一些不同于一维非受限光子晶体禁带的新结构。     

一维光子晶体禁带的全貌结构

利用一维光子晶体反射率公式,绘出了一维光子晶体横电波(TE)波和横磁波(TM)波的禁带随入射角和波长变化的三维立体图,并从俯视、主视、右视三个侧面,全面、立体地研究了一维光子晶体禁带结构的全貌特征,为设计一维光子晶体的全能反射器和大角度范围的起偏器提供了理论依据.     

光子晶体全反射隧穿效应中偏振光的场分布

利用特征矩阵的方法,推导出TM波和TE波在一维光子晶体中电场的分布公式,利用这些公式研究了一维光子晶体全反射隧穿现象中TE波和TM波的光场在光子晶体内部的分布特征。在出现全反射隧穿峰处,TE波和TM波的光场不会随传播深度的增加而衰减。在没有出现全反射隧穿峰处,TE波和TM波的光场会随深度的增加而迅速衰减为0。这些研究结果从一维光子晶体内部展现了TE波和TM波的光场分布特征,深化了对一维光子晶体全反射隧穿现象形成规律的认识。     

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。     

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。     

光子晶体在消除PSD背景光干扰中的应用

根据光子晶体带隙对光波长或频率的选择性特征,将一维二元和三元光子晶体用于滤除位置敏感探测器的背景光。通过比较位置敏感探测器感光光谱和背景光的差异,对二元和三元光子晶体的参数进行合理设置,利用特征矩阵法计算了反射率和透射率,结果表明光子晶体可以从根本上解决背景对位置敏感探测器的干扰。     

一种新型光子晶体的光学特性研究

本文提出了一种非对称一维各向异性掺杂光子晶体,通过传输矩阵法研究了这种新型光子晶体的光学特性,通过数值模拟得出:光通过该结构光子晶体后TE波和TM波缺陷模的透过率及中心波长位置随缺陷层介质的光学厚度、缺陷层两侧周期数的非对称性的变化规律,两种偏振光波能完全分开,缺陷层介质的光学厚度及掺杂层两侧的周期数层差越大,缺陷模的透过率越小,当光学厚度及层差达到某一极限值时,将产生完全光子禁带,这是对称结构光子晶体所不具备的光学特性,其光学特性将为光子器件的转换制作及应用提供理论依据。     

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。     

空芯光子晶体光纤光子带隙的测量

首先介绍了全矢量平面波法(FVPWM),重点分析和计算了二维三角排布的光子晶体平面内传播的带隙结构图,运用数值模拟出了对应的被测空芯光子晶体光纤(HC-PCF)平面内的带隙结构图.通过实验测量了HC-PCF以及石英棒的透射谱,根据数值计算得出了HC-PCF的相对透射谱.将实验计算得到的结果与理论模拟的结果进行了对比,发现两者在相近的归一化频率处有带隙,存在一致性.     

平板光子晶体的全反射遂穿及其偏振特性

为了研究1维平板光子晶体的全反射隧穿效应,采用传输矩阵法进行了TE波和TM波大于全反射角入射1维平板光子晶体时所产生的全反射隧穿效应及其偏振特性的研究。结果表明,TE波和TM波的全反射隧穿峰的频率随平板厚度的增加向低频方向移动;全反射隧穿峰的频率随光子晶体的周期光学厚度的增加而减少。这一结果对认识光子晶体的传输特性是有帮助的。