GeSbSe光子晶体波导结构设计及传输特性研究

利用平面波展开法计算Ge Sb Se基质光子晶体带隙,研究光子晶体波导中带隙与空气孔(或介质柱)半径的变化关系,并结合光子晶体波导的工作波长,设计出周期为500 nm,半径为150 nm的三角晶格空气孔型Ge Sb Se光子晶体波导。采用时域有限差分法模拟所设计的直线型光子晶体波导和60°弯曲光子晶体波导的传输特性,模拟结果显示在传统结构光子晶体波导中,直线型光子晶体波导具有很高的光学传输效率,但在60°弯曲型波导中的传输效率较低,分析原因为光子晶体波导直线区域与弯曲区域光的传播模式不同。因此对60°弯曲型Ge Sb Se光子晶体波导进行了结构优化,优化后的光子晶体波导可以在较宽的波长范围内具有很高的传输效率。     

光子晶体的研究进展

光子晶体是一种具有光子带隙的周期性电介质结构,落在光子带隙中的光不能传播.由于其独特的调节光子传播状态的功能,成为实现光通讯和光子计算机的基础.光子晶体的制备是发展光子晶体的关键,而可见光和近红外波段光子晶体的制备更是难点.本文阐述了光子晶体的概念及其特性后,分别介绍了光子晶体的实验研究和应用研究.实验研究重点介绍了光子晶体的制备方法.应用研究重点介绍了单模发光二极管光、光波导器件和微波天线等.     

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。     

二维平板光子晶体微腔与波导的耦合北大核心CSCD

光子晶体是介质介电常数呈周期性排布的结构,具有光子带隙,处于光子带隙中的电磁波无法在其中传播。二维平板光子晶体是通过在衬底上刻蚀周期性排列的空气孔柱而形成的结构,由于其具有优良的控制光传播的特性而得到广泛的研究和应用。介绍了在二维平板光子晶体中引入缺陷形成的光子晶体微腔和波导的方法和性质。通过调整几何参数控制微腔与波导之间的耦合,实现基于二维平板光子晶体的全光开关、光存储、单光子源等光学器件并讨论其在量子光学网络中的应用。     

光子晶体及其自组装制备方法的进展

光子晶体是将两种或两种以上介质材料排列成具有光波长量级的一维、二维或三维周期结构的人工晶体.由于光子晶体具有光子带隙、光子局域等特性,所以它具有巨大的应用前景.简述了光子晶体的主要特征,重点介绍了三维光子晶体的自组装方法.     

光子晶体的研究进展

光子晶体是一种新型功能材料，其最基本的特征是具有光子频率带隙，频率落在带隙内的电磁波被禁止在光子晶体中传播。文章介绍了光子晶体的基本性质和制备方法，以及结构无序对光子晶体带隙产生的影响，并对光子晶体的应用前景给予了简短的评述。     

光子晶体太赫兹波导带隙的研究

提出了一种光子晶体太赫兹波导,该波导包层为硅介质中含有按三角形格子周期排列的空气孔,纤芯为有机材料聚乙烯.这种波导是一种带隙效应波导.首先介绍平面波法(PWM)的理论,然后应用平面波法分析了这种光子晶体太赫兹波导的带隙结构,研究空气填充率变化对光子带隙结构的影响,得到了光子晶体太赫兹波导周期性结构的结构参数及与其相对应的导波频率.分析结果表明,增大空气填充率,可得到多条带隙和较大的带隙宽度,更易于实现纤芯导光.保持空气填充率不变,仅改变空气空间距可以在保持带隙结构不变条件下改变光子晶体太赫兹波导的导光频率.     

基于光子晶体多层膜的对称薄膜波导特性研究

研究了一种“光子晶体多层膜+波导层+光子晶体多层膜”对称薄膜波导特性,光子晶体多层膜的第一禁带频率范围为73 THz～99 THz。采用多层介质平板波导理论研究了频率在73 THz～99 THz间的电磁波在波导中的传输特性。结果表明波导传输的是TE0和TM0基模,对于高次模式,不能在波导中传输,另外,频率在73 THz～99 THz间的电磁波在波导层（中心层）的功率约束因子（Γ）在0.99～1之间,即此时电磁波几乎完全局限在波导层内传输,为了比较,处在光子带隙外的频率分别为40 THz和50 THz的电磁波在波导层内的功率约束因子（Γ）分别为0.84和0.86,因此,利用光子带隙特征,由光子晶体多层膜构造的对称薄膜波导具有超低损耗特性。     

光子晶体及其应用

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料,它独特的物理性质使得光子晶体具有 理论研究价值和广泛的应用前景。主要介绍了光子晶体的基本概念和三维光子晶体的制备技术,并综述了光子晶体的一些物理特性及其在光学、通信、微波方面的应用。     

光子晶体及其应用

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料,它独特的物理性质使得光子晶体具有理论研究价值和广泛的应用前景。主要介绍了光子晶体的基本概念和三维光子晶体的制备技术。并综述了光子晶体的一些物理特性及其在光学、通信、微波方面的应用。     

空气孔型光子晶体带隙及波导耦合特性研究

为了研究2维三角晶格空气孔型光子晶体TE模和TM模偏振的禁带宽度与介质柱半径的变化关系,采用平面波展开法数值计算和分析了空气孔型光子晶体的带隙分布及波导耦合特性。结果表明,光子禁带的宽度会随着介质柱半径的大小而变化,束缚在光子晶体中的光波可以在波导和谐振腔中高效率地传输,达到选择输出光波的目的。这种特性在光学集成电路中具有重要而潜在的应用价值。     

二维三角形光子晶体带隙与耦合特性研究

利用二维三角晶格介质柱光子晶体TE偏振的禁带与介质柱半径的变化关系,分析了二维光子晶体的带隙分布及斜边耦合特性.结果表明,光子禁带的大小受到构成光子晶体的介电材料的空间排列分布以及介质柱半径大小的影响;束缚在光子晶体中的光波可以在波导和谐振腔中进行传输,达到选择输出光波的目的.     

光子带隙光纤的奇异特性和应用

描述了三个很具特色的结构特例：复式蜂窝状、薄壁六角形和多层环状光子带隙光纤,同时介绍了它们的光学特性,包括带隙、损耗和色散。最后介绍了光子带隙光纤在传输高能量脉冲、大功率光孤子和光纤激光器中的应用。     

压缩六角格子[A(BC)]m结构光子晶体禁带特性

通过引入缺陷和色散介质方法,调控光子的运动状态,研究一种压缩[A(BC)]m结构负折射率光子晶体的TE波和TM波的传输特性和色散特性,研究发现两种模的禁带特性随入射角和色散介质折射率的变化而变化,并且其带隙比普通光子晶体的大,而透射带要窄,这为高品质低损耗的谐振腔、微波天线、透射光栅、光波导等新器件的研制提供理论依据.     

光子晶体光纤技术及其在DWDM系统中的应用

在以常规光纤作为传输介质的光通信系统中,光纤的损耗、色散和非线性效应在很大程度上限制了系统的通信容量和传输距离.文中分析了用带隙效应光子晶体光纤(PBGFs)作为传输介质在解决光纤通信系统损耗问题上的优势.给出了光子晶体光纤在DWDM系统中的应用方法.     

基于SOI的光子晶体波导的研究

给出了基于SOI晶片、带隙中心位于1550nm的光子带隙材料及光子晶体波导器件的设计方法。采用基于超原胞的平面波展开法和基于完美匹配层边界条件的三维时域有限差分法,对二维光子晶体平板的带隙结构及光波传输进行仿真。在大量计算和优化的基础上,设计了适于248nm深紫外曝光和0.18μm离子束刻蚀工艺的光子晶体带隙材料及波导器件,得到了初步的工艺实验结果和样品SEM测试结果。     

一维光子晶体中偏振态的色散特性

利用介质材料的色散关系和特征矩阵法研究了一维光子晶体中TE波和TM波两种偏振态的带隙随色散的变化特征。得出：介质材料的色散会对一维光子晶体中砸波和TM波两种偏振态的带隙结构产生明显的影响,并且TE波和TN波的一级和二级禁带随色散强度的变化特征有所不同。这些研究结果扩展了对一维光子晶体中TE波和TM波带隙结构的认识。     

含负折射率材料一维三元光子晶体的特性研究

运用光学传输矩阵理论，研究了含负折射率材料一维三元光子晶体的禁带特性和局域模特性，发现了一种新型全方位光子带隙。与传统的Bragg带隙相比，这种新型全方位光子带隙的中心频率和带宽对入射角的变化不敏感。引入缺陷后，全方位光子带隙中出现缺陷模，它的位置对入射角不敏感，而且当各层介质厚度做一定比例的缩放时也几乎保持不变。     

二维非线性光子晶体光开关的设计与仿真

光子晶体是一种介电常数周期性排列的人工介质,它对光具有可操纵性。将非线性材料运用到二维光子晶体中,即在普通二维光子晶体波导中引入非线性缺陷,通过控制输入光功率的大小,得到了不同情况下光波在波导中的传输情况,实现了＂开＂＂关＂作用,实验结果表明,开关时间极短,大致在1013—~1014数量级。     

光子晶体中矢量的Bloch定理

众所周知,在半导体中,由于势场的周期性,使得电子的能量呈带状结构,带和带之间可能有间隙带隙;它可以通过解周期场下的薛定谔方程来得到.光场的亥姆霍兹方程十分相似;因而当介电常数具有周期性时,在光子晶体能带结构中也可能存在带隙,频率落在光子带隙内的光波不能在光子晶体中传播.这种类似半导体的周期性电介质结构称为光子晶体.这种材料有一个显著的特点是它可以利用带结构中可能存在的带隙,如人所愿的控制光子的运动.因此,光子晶体的应用非常广泛,可以制作高性能器件:新型的平面天线、光子晶体波导、光子晶体微腔、光子晶体光纤、光子晶体超棱镜等. Bloch定理是光子晶体理论中平面波方法和传输矩阵法的重要理论基础.本文运用量子力学中的算符理论,将Bloch定理由标量场推广到矢量场;发现这是电介质材料具有空间平移对称性的直接结论.(PH12)