光子晶体绿光滤波器的研究

利用传输矩阵法设计了一种适用于绿光波段的光子晶体窄带滤波器,并研究了影响滤 波器特性的多种因素。结果表明:适当选取光子晶体结构参数,可将滤波器的中心波长移到绿光波段的532nm处,谱线线宽可达0. 0131nm。此外,随着光子晶体周期层数的增加,线宽进一步变窄;当缺陷层厚度减小时,滤波器的中心波长向短波段移动而谱线宽度几乎保持不变;当入射角增大时,滤波器的谱线宽度变窄但变化幅度不大且在小角度范围( 0～3°)内宽度几乎保持不变。这种绿光窄带滤光器有望在蓝绿光通信中得到应用。     

一维光子晶体波长可调谐滤波器

介绍了一种将液晶作为缺陷引入到一维光子晶体结构中,实现波长可调谐的滤波器.通过对光子晶体的滤波特性的分析清晰地说明这种光可调谐滤波器的原理和可行性.同时选用手征近晶型液晶,利用电压对这种液晶折射率的调制快于向列液晶的特性,得到符合现在光通信网要求的体积小、阻带区对透光抑制力强、损耗低和开关速度快的可调滤波器.最后,对滤波结构中的重要参数进行了探讨.     

波分复用各向异性光子晶体滤波器

从光子晶体的光子频率禁带特性出发，提出了用两个或两个以上的各向异性周期结构光子晶体叠加在一起，形成叠层结构光子晶体，以获得窄带滤波特性的设想；利用光学传输矩阵法研究了这种结构的光子晶体，分析了在不同入射角和折射率条件下，该周期结构的透射和偏振的光学特性。分析表明，各向异性光子晶体在折射率比值较大或与高折射率各向同性介质结合使用，可以获得较窄的通带，从而实现滤波。数值模拟的结果也证实了上述构思的正确性。     

球状光子晶体滤波器

设计一种球状光子晶体滤波器,应用特征矩阵的方法研究了光波在其中的传播规律,发现它同其他光子晶体一样,存在周期性的带隙结构,与一维和二维光子晶体相比较,具有全方向的滤波功能.     

水下可见光通信中光子晶体全方位滤波器研究

海水对某些波段的光信号衰减很大,为了从大量背景光中接收到有用的信号,文中利用由两种单负材料组成的一维光子晶体异质结构设计出了蓝绿波段的单通道及双通道光子晶体滤波器,并利用传输矩阵法对滤波器的性能进行了研究。研究结果表明,所构造的滤波器结构具有对入射波的角度和偏振模式不敏感的优点,能够用来制作全方位光子晶体滤波器。     

水下光通信光子晶体多峰滤波器的研究

利用传输矩阵法设计了蓝绿波段的光子晶体多峰滤波器,并研究了影响多峰滤波器的多种因素.结果表明:适当选取光子晶体结构参数,可将透射波段波长移到蓝绿光波段,设计出多峰光子晶体滤波器,适用于多路信号同时传输或双向同时传输.通过对双峰滤波器的优化,可设计出窄带双峰光子晶体滤波器,使多路信号之间干扰小,信噪比也得到改善.     

用于波分复用的光子晶体滤波器

本文从光子晶体的光子频率禁带特性出发，提出了用2个或以上的均匀周期结构光子晶体叠加在一起，形成叠层结构光子晶体，以获得窄带滤波特性的设想；利用光学传输矩阵法对这种结构进行了数值计算，结果证实了构思的正确性；设计了信道间隔为8nm的8信道波分复用（WDM）和信道间隔0.8nm的8信道密集波分复用（DWDM）光子晶体滤波器。     

光子晶体在光通信中的应用

妻亨首先介绍了新型材料光子晶体的基本特点,然后探讨了含有光子晶体的光器件在光通信系统中的各种应用。     

多元一维光子晶体滤波器的研究

介绍了一种形式如(ABBA)m(ABBB)m的新型二元特殊复周期结构光子晶体来近似分析研究多元一维光子晶体的滤波特性,并运用光学导纳特征矩阵方法数值分析了这种结构以及它的一种掺杂形式(ABBA)mCn(ABBB)m结构光子晶体的能带特性.研究结果表明,这种新结构的光子晶体的禁带宽度较之几种常见二元结构很大或多出一个大的带隙区,非常适合应用于宽带滤波器;同时在某些频率段出现的透过峰也适合应用于多通道窄带滤波器,在引入掺杂C时,发现C的材料,厚度可以影响窄透过峰的位置及多少,对多通道窄带滤波器的设计也很有帮助.而在使用多种材质进行替代研究后发现,多样化的介电常数对光子晶体的禁带宽度及透过峰的宽窄,位置有一定影响.由于其参数设计简单,很适用于设计不同种类要求的滤波器.     

八通道光子晶体滤波器的设计与仿真

设计了一种具有高隔离度的八通道光子晶体滤波器,并应用时域有限差分法分析计算了在晶格常数相同的条件下,点缺陷微腔局域频率与光子晶体介质柱半径之间的变化规律。在此基础上,对该八通道滤波器的传输特性进行了仿真。结果表明,晶格常数取540nm时,该滤波器各信道的中心频率在1 510～1 580nm,信道间隔小于9.5nm,信道间隔离度均大于35dB。     

基于液晶填充的带隙型光子晶体光纤的滤波特性

在实芯光子晶体光纤的周期排列的空气孔包层中,填充高折射率液晶介质,使其形成光子带隙.由于填充后低折射率的纤芯周围分布着高折射率液晶棒,光子晶体光纤的横向因布拉格反射而形成了许多传输带,呈现多通道滤波特性.基于光子带隙理论,利用平面波展开法对填充液晶前后光子晶体光纤传导机制的转变进行了探讨,研究了填充液晶对光子晶体光纤滤波性能的影响.结果表明,当电场增大时,滤波通道中心向长波方向移动,滤波通道带宽增大;而对于相同的外加电场,随着液晶折射率的逐渐增大,滤波特性与电场增大情况类似,光子带隙开始向长波方向漂移,同时带隙的宽度也逐渐变大.

Abstract：

The photonic band gap is proposed by filling high-index liquid crystal into its periodically arranged air holes of the clad of solid core photonic crystal fibers (PCFs).Owing to the high-index liquid crystal clubs arranged around the low-index core after filling,PCFs show conductive bands and multi-channel filtering properties induced by transversely Bragg reflectance.Based on photonic band gap theory and plane wave expansion method,the effect of liquid crystal on the conduction change of PCF and filtering properties are researched.The results show that with the increase of electric filed,the filter channel center moves to long wavelength,and the bandwidth of filter channel increases.However,for the same applied electric field,with the increase of refractive index,the photonic band gap moves to long wave length and meanwhile the band gap increases.     

1维掺杂光子晶体宽窄双重滤波器的理论研究

为了研究了1维掺杂光子晶体宽窄双重滤波器的特性,采用光学传输矩阵方法,计算了双重滤波透射峰的峰值和半峰全宽。当杂质层折射率增加时,窄滤波透射峰峰值保持不变,其半峰全宽逐渐增加,宽滤波透射带中心波长两边的透射率逐渐增加,其半峰全宽逐渐减小;当杂质的消光系数增加时,窄滤波透射峰的峰值迅速减小,宽滤波透射峰的峰值先快速减小随后缓慢减小,两个滤波的半峰全宽都随着消光系数的增加而增大。结果表明,在设计宽窄双重滤波器时,可根据不同的要求选取不同材料的杂质层,同时还必须考虑杂质吸收这一重要因素。     

对称结构的一维三元光子晶体滤波特性的研究

构造了形如(AB)N1(BA)N2的具有对称结构的一维三元光子晶体,并利用光子晶体的传输矩阵法进行了数值计算.发现这种对称结构的光子晶体透射谱中主禁带内存在极窄的单透射峰,与在这种对称结构的光子晶体中引入一定尺寸范围的缺陷层有相似的效果,并分析了这种光子晶体主禁带内的透射峰位置λ,起始位置λ1和终止位置λ2随所取周期数Ni(i=1,2)、折射率nj(j=1,2,3)和厚度a、b、c的变化规律,得出在小范围内可以近似认为它们均成线性变化和N1=N2=7为理论最优化周期数的结论.利用这些性质在一束波长范围在2280～2396 nm的混合光中,用折射率n1为1.378、厚度a为159 nm的氟化镁,折射率n2为2.356、厚度b为200 nm.的硫化锌,以及折射率n3为4.100、厚度c为400 nm的碲化铅为光子晶体材料,通过调节参数变化,提取出了需要的波长为2351 nm的光,滤波效果很好.     

用于DWDM的一类光子晶体滤波器

用转移矩阵法模拟计算了通过2组不同禁带的光子晶体级联构成的窄带滤波器的光学特性，设计了信道间隔为0．80nm和0．08nm的密集波分复用（DWDM）光子晶体滤波器。模拟结果表明，这种滤波器的透射特性几乎不受滤波器两边折射率的影响，既可生长在光纤的一端，也可植入光纤内部，还可直接在空气环境中使用，使滤波系统简单、轻便。     

新型光子晶体调谐滤波器的研究

提出了一种在光子晶体中引入液晶缺陷层的光子晶体调谐滤波器.用传输矩阵法给出了含液晶层时光子晶体的光谱透过率公式,对电压和液晶材料参数对调谐滤波器透射谱的影响进行了数值计算.结果表明,改变电压时光子晶体滤波器的透射峰波长和带宽作周期性变化,在适当电压作用下光子晶体具有多通道滤波功能,而液晶的厚度和固有双折射的改变几乎不能实现光子晶体滤波器的调谐作用.     

具有奇数通道滤波功能的光子晶体量子阱结构研究

选择适当的结构参数,用传输矩阵法计算模拟光子晶体(AB)m(CD)n(BA)m模型的透射谱,在归一化中心频率1.0（ωa/2πc）处,当光子晶体(CD)n的导带处于光子晶体(AB)m(BA)m的禁带中,且两者均以中心频率处为对称中心时,构成镜像对称的光子晶体量子阱结构。在光量子阱透射谱的中心频率处及对称的两侧,分布着具有规律的奇数局域共振峰,出现明显的量子化效应,透过峰数目和位置都可以通过光子晶体(CD)n的重复周期数n来调节,这一现象可用于设计可调性奇数通道滤波器。     

一种光子晶体滤波器的设计

设计了一种由TiO2和SiO2两种介质构成的对称式光子晶体,并在考虑色散关系的基础上,利用传输矩阵法,计算了该光子晶体的透射谱。结果表明:当入射角θ≤30°时,在0.8~1.2ν/ν0的频率范围内只有一个半宽度较窄、透射率为1的透射峰。入射角增加,透射峰中心频率发生蓝移,峰值保持不变,半宽度变化很小。与之对应的光子晶体滤波器具有极好的透射性、良好的单色性和较好的角度宽容性,特别适合小角度入射的情况。     

光子晶体光纤及其在光通信中的应用

简述了三类光子晶体光纤(PCF：photonic crystal fibers)的结构、导光机制及特性,介绍了PCF的研究现状和在光通信中的应用,探计了PCF的应用前景。