快速遗传算法优化计算二维光子晶体

采用平面波展开法和快速遗传算法优化设计具有大禁带的二维光子晶体.从随机产生的晶体结构开始,在遗传算法中引入占空比控制算符和傅里叶变换数据备份机制,快速搜索到了具有较大绝对禁带的正方晶格光子晶体,其最大完全禁带的相对宽度值为13.25%,并且制备难度较低.     

基于厚度精确法用遗传算法搜索一维宽带隙光子晶体

本文用遗传算法设计了大禁带的一维光子晶体.用传输矩阵法计算光子晶体能带.光子晶体的初始结构由计算机随机产生,通过遗传算法对光子晶体结构进行了优化,得到最大全方位相对禁带宽度(定义为禁带宽度与禁带中心之比)的一维光子晶体.发现由多种介质材料构建多层的一维光子晶体原胞时,折射率最大和最小的两种材料构成的两层结构的光子晶体相对禁带宽度最大,而且一维两层结构光子晶体的全方位禁带宽度随着两种介质折射率差的增大而增大,最后会达到一个饱和值200%.并研究了TM、TE模式的相对禁带宽度与光入射角的关系.     

半导体技术

O472007030670快速遗传算法优化计算二维光子晶体/龚春娟,胡雄伟(中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室)//半导体学报.―2006,27(6).―1098～1102.采用平面波展开法和快速遗传算法优化设计具有大禁带的二维光子晶体。从随机产生的晶体结构开始,在遗传算法中引入占     

线缺陷对二维四方圆柱形介质光子晶体禁带的影响

利用平面波展开方法研究了二维四方格子圆柱形介质光子晶体中线缺陷对光子禁带的影响.结果表明光子晶体中的缺陷层圆柱半径及缺陷层厚度对光子晶体禁带有显著影响.TE波的第一禁带宽度随着缺陷层半径的增加先增加后减小,禁带的中心位置随着缺陷层圆柱半径的增加而下降,禁带的数目也随着缺陷层圆柱半径的增加而明显变化.禁带的宽度随着缺陷层厚度与正常层厚度差别的增加而减小.     

1维光子晶体的带隙研究

为了得到给定波长为通带或禁带的光子晶体,采用光学传输矩阵方法,模拟研究了由光子带隙结构如何得到相应的光子晶体结构.通过优化计算得到了指定波长带隙结构的光子晶体.结果表明,光学传输矩阵法完全能得到给定波长为通带或禁带的光子晶体.这一结果有助于光子晶体的广泛应用.     

复合型二维光子晶体的带隙展宽特性

选用时域有限分方法(FDTD)分析光子晶体带隙结构.选择两种不同晶格常数的二维光子晶体构成复合型二维光子晶体,计算了复合型光子晶体和组合光子晶体在近红外频段的带隙结构,结果表明,复合型二维光子晶体在近红外波频段的禁带宽度明显大于组合光子晶体禁带宽度.通过改变复合光子晶体的介电常数,实现其禁带向高频区或低频区移动.     

一种具有光放大功能的滤波器设计

设计了包含缺陷层和多层异质结构的混合结构的一维光子晶体,然后在光子晶体中加入泵浦源.用传输矩阵法研究了加入泵浦源前后光子晶体的透射谱,结果发现该混合结构的光子晶体具有非常宽周且平坦的禁带,且在此禁带内只有一条极窄的透射带,加入激励源后的透射带透射率远远大于1,并且透射带的透射率和位置都可以通过调节光子晶体的参数来改变.利用这些特性,设计了一种具有放大功能的宽禁带超窄单通滤波器,当激活系数取0.033 4时,在1000～2000 nm的禁带范围内只有在红外波段1550 nm处出现一条透射率为1.1×106,3 Db带宽为0.005 nm的透射窄带.     

填充液晶的光子晶体的光控可调光子带隙

可调光子晶体由于其潜在的应用价值成为现今光子晶体研究中的一个热点。文章首次提出了通过光诱导液晶取向技术来调制光子晶体光子禁带的方法,进而采用平面波展开法分析了填充液晶的二维三角形光子晶体禁带结构的可调节性。数值模拟结果表明:通过偏振光控制空气孔中所填充的相列液晶的方向可以对光子晶体的禁带结构进行调节。与电场调制方法相比,该光控液晶取向技术具有响应速度快、结构简单的优点。这种可调光子晶体可用于制作场敏偏光片、全光光开关和可调光衰减器。     

相位图法研究光子晶体的禁带

给出了一种判断一维光子晶体禁带位置的相位图,利用扩展相位图可方便地描述光子晶体的禁带位置和禁带特征.研究发现,当光子晶体为1/4波片层堆时,光子晶体的禁带最宽;若要进一步展宽禁带,需提高构成周期单元的两种介质的折射率比.对于一般的光子晶体,若周期单元中两种介质的光学厚度不等,则其禁带中心将偏离中心频率的整数倍.此外还研究了禁带中心区的透射率,给出了中心频率附近透射率的一级近似解析解,并由此定性讨论了Fabry-Perot腔的谱线宽度和品质因子.     

金刚石结构光子晶体的计算与制备

通过平面波法计算金刚石结构光子晶体的禁带特征,得出:当RA=0.16时,禁带宽度最大;当晶格常数a=8.5mm时,对应的最大禁带宽度为3.5GHz,对应的禁带范围为15.3～18.7GHz.利用CAD软件设计了在x,y,z三个方向上的周期数分别为2,4,6的金刚石结构的光子晶体模型,并采用立体印刷技术制备出了17.4mm×36.54mm× 54.32mm的三维微波金刚石光子晶体.最终通过HP网络测试仪对样品的禁带特征进行测试,结果表明;在晶体的＜100》方向上存在频率为14.7～18.5GHz的光子禁带,这与理论值相一致.当电磁波频率为17GHz时,对应的衰减率为-30dB.