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。     

两端镜像对称缺陷三元光子晶体的特性研究

运用光学传输矩阵理论,研究了两端镜像对称缺陷层一维三元光子晶体的光传输特性,并比较了一维三元光子晶体与一维二元光子晶体的禁带特性.数值模拟结果得出:一维三元光子晶体的禁带明显宽于二元光子晶体;且在三元光子晶体两端加相同缺陷层后,禁带展宽的同时出现了多个窄的透射峰.考察了影响透射峰的主要因素,缺陷层的折射率越大,透射峰越尖锐;缺陷层的光学厚度在500 nm到800 nm范围内,缺陷层的光学厚度越大,透射峰越尖锐,且向长波方向移动;光子晶体的周期数越大,透射峰越尖锐,且透射峰的个数增加.这种结构可用来实现多通道窄带滤波器,通过调节各个参数可得到所需要的波长以及通道数目的窄带滤波器.     

一维光子晶体偏振滤波器通道数的影响因素研究

光子晶体偏振滤波器是利用光子晶体带隙特性来控制信号光偏振状态的一种新型滤波器, 在光纤通信、光学传感测量、光学信息处理等领域均有重要应用。通道数多少是偏振滤波器设计的重要指标, 通道越多则信息容量越大, 越有利于系统的小型化微型化。利用光学传输矩阵法研究了影响一维光子晶体偏振滤波器通道数目的因素, 研究表明：(1）光子晶体缺陷层厚度是影响滤波器通道数目的关键因素, 通道数N与厚度D近似满足线性关系, 在500 ～650 nm波段函数关系为N=0.0035D+0.159; (2）缺陷层折射率nc的变化也会导致通道数改变, 折射率越大通道数越多;( 3）光子晶体单元层数和单元厚度改变不会影响滤波通道数, 但可以调节通道中心波长位置, 同时对偏振度和分离度也有影响。     

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.     

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。     

多通道可调谐1.55μm光子晶体滤波器

建立了（AB）N型一维光子晶体结构多通道可调谐滤波器模型,其中A层是砷化镓（GaAs）材料,B层是由掺铝的氧化锌层和氧化锌层（AZO/ZnO）交替排列构成的具有人工周期结构的各项异性材料。根据电磁波的传输矩阵理论,推导了光子晶体的透射率公式。数值模拟表明:此结构光子晶体透射中心波长是1.55 m,对应于光子通带;透射峰的数量由光子晶体的周期N决定;B层中填充因子h从2/3增加到11/12,峰值波长蓝移且移动范围超过200 nm;A和B层厚度增加,透射峰中心波长发生红移;而入射角度的增加将使透射峰中心波长蓝移;在各参数的调控范围内,光子晶体均保持较高的透射率不变。这些现象为光通信波段多通道可调谐高性能滤波器的设计提供了理论参考。     

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.     

一维反铁磁光子晶体多缺陷的多通道滤波

利用传输矩阵方法研究了形如(AB)4(AAB)nCm(BAA)n(AB)4的一维反铁磁光子晶体的透射谱.数值计算结果表明,反铁磁材料只在共振频率附近区间内对透射谱的影响较大,会出现窄带隙,并会减弱两侧透射峰的强度,而其它区间内的透射谱与普通光子晶体基本相同.此外,在一定的波长范围内,随着各个参数的变化,在该光子晶体的禁带区内可分别获得一个或多个很窄的透过峰.该性质可被用来设计多通道窄带滤波器,即通过调节各个参数就能得到实现所需波长及通道数目的窄带滤波器.     

对称和非对称结构1维光子晶体的滤波特性

为了得到1维光子晶体新的滤波特性,并把这种特性应用到滤波器的设计中,采用传输矩阵法计算了对称和非对称结构1维光子晶体的滤波特性,同时还分析了不同的折射率比对两种结构1维光子晶体滤波特性的影响。结果表明,对称结构1维光子晶体可实现窄带滤波功能,该结构的滤波器对入射角的选取是有限制的,不适于微弱信号的检测;且当多层膜系外层为高折射率时,透射带宽要窄些。非对称结构光子晶体则具有带阻滤波特性,与对称结构1维光子晶体最大的不同是改变膜系中高低折射率材料的顺序,其滤波特性没有变化。理论分析和数值模拟结果为设计窄带滤波器和带阻滤波器提供了依据。     

基于铁电液晶电控双折射的调谐滤波器的研究

将铁电液晶作为缺陷层引入一维光子晶体中,基于液晶的电控双折射,形成快速窄带调谐滤波器.用传输矩阵法研究了铁电液晶缺陷光子晶体的可调谐滤波特性,计算了电场对滤波器透射峰的位置、强度、个数和带宽的影响,结果表明该滤波器呈现良好的滤波功能.