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)     

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。     

光子晶体与光子晶体光纤的应用

介绍了上世纪80年代末出现的光子晶体的概念和材料特点、光子晶体光纤的性能、国际学术界的研究热点及具有深远影响的应用领域。     

光子晶体与光子晶体光纤

光子晶体是20世纪80年代末提出的新概念和新材料，经过十多年的发展，已取得很大进展。光子晶体由于其优越性而具有极好的应用前景，不仅可使光通信领域产生新的变革，同时将对光电子领域及其相关产业产生巨大的影响。介绍了光子晶体及根据其原理开发的光子晶体光纤。     

高对称性模场分布的高双折射光子晶体光纤

设计了一种具有高对称性模场分布的高双折射光子晶体光纤(PCF)结构,由尺寸相同的椭圆空气孔菱形排列组成。利用全矢量有限元法对该种结构光子晶体光纤的基模场分布、有效模场面积、双折射和色散进行数值分析,所得结果与相同结构参数的圆形空气孔光子晶体光纤进行比较。这两种光纤的模场均具有高对称性,近似圆形,并且易于与光器件中其他光纤耦合。椭圆空气孔光子晶体光纤的双折射可达10-3。     

色散对一维光子晶体能带中光场的影响

利用特征矩阵的方法推导出光在一维光子晶体中光场的分布公式,利用光场的分布公式和材料色散公式研究了材料色散对一维光子晶体内部光场分布的影响。研究表明:对于禁带,材料色散对一维光子晶体内部光场的分布不会产生明显影响;对于导带,材料色散对一维光子晶体内部光场的分布会产生明显的影响。这些规律的获得加深了对一维光子晶体性质的认识。     

一维光子晶体全反射隧穿效应中光的场分布

为研究一维光子晶体全反射隧穿效应中光场的分布特征,推导出TE波在一维光子晶体中光场的分布公式,利用这个公式研究了一维光子晶体全反射隧穿现象中光场在光子晶体内部的分布特征。得出在出现全反射隧穿透射峰处,随着光在一维光子晶体内的传播深度的增加其光场分布呈周期性变化,光场不随传播深度的增加而衰减,光场的分布呈现共振的特征。     

光子晶体器件研究进展

本文简述了光子晶体的基本概念和性质,重点阐述了用光子晶体制作的各类有源和无源器件.这些器件包括微腔、激光器、发光二极管、波导、光纤和滤波器等,解释了器件的工作原理.     

光子晶体光纤激光器

光子晶体光纤激光器可标定kW级的输出功率,可使高功率工作的掺稀土光纤激光器产生变革。介绍了光子晶体光纤激光器的基本概念、特性及其典型器件。     

光子晶体及其应用研究

光子晶体的概念于1987年提出，1991年世界上研制出第一块光子晶体。本文概述了光子晶体的性质，阐述了其特有性质所带来的应用和制作光子晶体的主要方法，并对光子晶体的发展作了展望。     

光子晶体

现代固体电子学的基础是半导体对能量由 E1 至 E2 的电子具有禁带的材料。这就表明 ,半导体的电子能量不会有该区间的值。对光子存在类似禁带系统的可能性在 70年代作过理论论证 ,现在已获得这种系统。它们称为光子晶体。当然 ,具有电子禁带和光子禁带晶体间的完全类似是不存在的。这多半是物理学家使用熟悉的工具描述类似的现象。然而 ,正如电子禁带的存在是制造所有各种现代半导体器件的基础一样 ,光子禁带的存在对光学和光电子学也开创了新的前景。容许带和禁带　　晶体内对光子传播的容许带和禁带的存在是在劳厄图 (记录在照相胶片上用…     

光子晶体光纤

全面介绍了光子晶体光纤的最新实验和理论进展，探讨了光子晶体光纤、尤其是高双折射光子晶体光纤的应用前景。     

光子晶体光纤的矢量有效折射率分析方法

由于具有复杂的折射率分布，光子晶体光纤一般需要采用数值方法进行研究。有效折射率方法最早用来研究光子晶体光纤的模式特征及其色散特性，但是一般采用标量近似的方法。建立了研究光子晶体光纤的矢量有效折射率方法，并用于计算光子晶体光纤的色散常数。类比于阶跃型折射率光纤，只需将电磁场所满足的相应的贝塞尔函数代入阶跃型折射率光纤所满足的矢量特征方程即可求解光子晶体光纤包层的有效折射率。采用矢量有效折射率方法的计算结果与基于有限元方法求解的数值结果和测量结果吻合得更好。     

光子晶体及二维光子晶体波导

光子晶体是一种新兴的光学材料,其各种优异的光学特性可以用来制作所需要的光子晶体器件,。本文介绍了一维、二维、三维光子晶体的结构、特性及其主要的理论研究方法、实验制备方法,并着重阐述了二维光子晶体波导的特性及其制备方法及国内外研究进展。     

光子晶体的研究进展

通过比较描述电子的的薛定谔方程及光子的麦克斯韦方程，可以发现光在一个折射率以光波长为周期的空间介电结构中的运动规律类似于电子在周期性势场中的运动，因此可以存在光子的能带．当这种折射率变化的反差较大时，会出现光子的能隙．具有光子能隙的空间结构被称为光子晶体．光子能带和能隙的存在，使光子在其中的传播性质，处于光子晶体中的原子、分子的辐射及相互作用特性都发生了根本的变化．这给新的光电或光子器件创造了条件．由于自然界很少有现成的光子带隙材料．因此，光子晶体的研究必须从头开始即从理论和实验两个方面着手，寻…     

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。     

光子晶体

自 70年代起 ,单块微型芯片上能制出电子元件的数目每 1 8个月便翻一番 ,使计算机的速度加倍或价格减半。虽然这一由英特尔公司的 Gordon Moore在 1 96 0年所预言的势头今后也许能再保持几年 ,但集成电路运行最高速度的提升却逐步趋于平缓。我们现在可以买到工作于 1 GHz( 1 0 9Hz)的个人电脑 ,这已很使人赞叹 ,但市场上若出现 1 0 0 GHz的台式电脑那么又如何呢 ?的确 ,按人们对半导体技术现有的认识 ,制出1 0 GHz的个人电脑已属困难。但若用光 ,而不是电子来传送信号 ,则有可能制成工作频率为数百太赫 ( 1 0 1 2 Hz)的计算机。研究人员…