非对称掺杂的一维声子晶体的缺陷模特性

利用转移矩阵法,计算了弹性波在该非对称掺杂声子晶体中的传播特性.结果表明,缺陷模出现在中心频率一半的两侧附近;缺陷模的峰值随着介质吸收系数的增加而显著下降,同时带宽加宽;杂质厚度增加时缺陷模透射峰值变化很小,但带宽变窄.另外,掺杂介质两侧的周期对称性越差,缺陷模的变化越显著.     

光子晶体的吸收对光子晶体滤波器设计的影响

引入复折射率并利用特征矩阵法,研究了光子晶体的吸收对滤波通道峰值和半高宽的影响.得出:滤波通道的峰值随光子晶体的消光系数增加而迅速减小.滤波通道的半高宽随消光系数增加而增大.滤波通道的峰值和半高宽都随有吸收的光子晶体的周期数增加而迅速减小.设计光子晶体滤波器时,应选择消光系数尽可能小的材料,并且光子晶体的周期数不宜大.     

介质吸收对一维声子晶体禁带的影响

为了研究介质吸收对一维声子晶体禁带的影响,引入复波数,推导出一维声子晶体的转移矩阵,计算了一维声子晶体的透射系数和反射系数随衰减系数的变化特征.结果表明,介质的衰减系数对一维声子晶体透射波中的禁带和反射波中的禁带均有显著影响.在透射波中,当衰减系数增加到0.04k(k为波数)时,透射波中的禁带已消失.在反射波中,当衰减系数增加为0.2k时,反射波中的禁带已消失.     

可调谐双通道光子晶体滤波器的设计

通过对设计出的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出:双通道透射峰的波长随杂质光学厚度呈线性变化和双通道透射峰的半高宽随光子晶体折射率n2的增加而减小.以此为基础,设计出可调波长范围达140 nm、滤波通道半高宽的可调范围在1～5 nm、滤波通道透射峰值大于0.98的一维光子晶体双通道可调谐滤波器.     

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.     

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。     

杂质吸收对光子晶体滤波器设计的影响

为了研究杂质的吸收对光子晶体滤波器设计的影响,引入复折射率并利用特征矩阵法,计算了滤波透射峰的峰值和半峰全宽。滤波透射峰的峰值随杂质的消光系数增加而迅速减小,滤波通道透射峰的半峰全宽随消光系数增加而增大,滤波透射峰的峰值和半峰全宽都随吸收杂质的光学厚度的增加而减小。结果表明,设计光子晶体滤波器时,必须考虑杂质吸收这一重要因素,应选择消光系数小于0.002的掺杂材料,并且杂质的光学厚度应设计在2(λ0/4)左右。     

声子晶体滤波器中点缺陷位置和大小对透射率的影响

基于二维正方晶格声子晶体滤波器的直接耦合结构,研究了点缺陷的位置和大小对透射率的影响,从而设计出性能最佳的声子晶体滤波器。利用时域有限差分方法,使用COMSOL软件进行仿真,讨论了点缺陷对声子晶体滤波器性能的影响。仿真结果表明:当直接耦合声子晶体滤波器的点缺陷位于线缺陷中间位置、点缺陷处介质柱的填充率为0.022 8时,滤波器的透射率高达92%,符合设计要求。     

有限周期声子晶体中SH波能带的波叠加理论

利用波的叠加原理推导出一维有限周期声子晶体中偏振方向垂直于入射面的横波(SH)的透射率公式,即建立了一种研究一维有限周期声子晶体中SH波能带的新方法——波叠加法。将波叠加法和转移矩阵法进行了比较研究,结果表明,波叠加法与转移矩阵法的结果一致。波叠加法既具有转移矩阵法能对能带进行数值计算的优点,又克服了转移矩阵法不能解释能带的产生原因的缺点。因此,波叠加法是研究一维有限周期声子晶体中SH波能带的一种更有效的方法。     

一维声子晶体中声波传播的理论分析

声子晶体是近10年来提出的一类具有周期性结构的人工声学材料。应用广义传输矩阵法(GT-MM),建立了声波传播特性的理论分析模型,得到了其声波场的平面波解,给出了数值实现方案。研究表明,该方法可精确地模拟弹性波通过一维有限厚的周期结构、准周期结构以及完全无序结构的传播特性。     

可调谐光子晶体偏振通带滤波器的理论研究

通过对设计出的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出了TM波和TE波缺陷模随入射角变化的特征以及TM波缺陷模随杂质光学厚度的变化特征为:TM波的缺陷模透射峰在入射角为0～π/2范围内均存在,而TE波的缺陷模透射峰只在入射角为0～0.65 rad范围内存在;在一定波长范围内TM波缺陷模的波长随杂质光学厚度近似呈线性变化.以此为基础,设计出滤波通道波长的可调范围达290 nm、滤波通道半高宽的可调范围在1.5～3 nm、滤波通道的透射峰值大于0.98的可调谐一维光子晶体偏振通带滤波器.     

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。     

一种新型可调谐光子晶体滤波器的理论研究

建立了可调谐光子晶体滤波器的设计标准,作为设计的依据.通过数值计算和理论分析,得出了一维掺杂光子晶体的缺陷模随杂质光学厚度L和光子晶体折射率n2的变化特征.设计出的可调谐一维光子晶体滤波器在理论上能很好地满足设计标准,滤波通道的半高宽(FWHM)可调范围在1～4 nm间,波长λ可调范围达300 nm,透射率峰值大于0.95.     

基于声光效应的一维光子晶体可调谐滤波器

提出了一种用声波调制一维光子晶体中光传输特性的方法。利用传输矩阵方式计算了有声波微扰情况下的光纤布拉格光栅(FBG)的光谱特性,证明了通过改变声波波长和振幅,可以精确调节反射伴峰的波长和振幅。计算还显示,在一段10 cm的光纤布拉格光栅上实现了30 ps的群时延调节。这一方法可以在新型光子晶体滤波器件上得到应用。     

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.     

光子晶体双通道可调谐偏振滤波器的设计

通过对设计出的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出了两个偏振态缺陷模的透射峰的变化特征为：TM波其缺陷模透射峰在入射角大于0.75（rad）范围内有多条明显的缺陷模透射峰带,而TE波在入射角大于0.75(rad) 范围内没有缺陷模透射峰;TM波缺陷模透射峰的波长 随杂质光学厚度 近似呈线性变化,并且同一空气膜厚度值可以截到两个波长不同的透射峰。以此为基础设计出：滤波通道波长可调范围大于100nm 、滤波通道的半高宽可调范围在1 nm — 6nm、滤波通道透射峰值大于0.98的一维光子晶体双通道可调谐偏振滤波器。     

光在一维光子晶体中的传播特性分析

利用转移矩阵法分析具有线性和非线性缺陷层的一维光子晶体的传递函数并进行了数值模拟。由于缺陷层对周期性介质层的周期性破坏,带隙中产生了缺陷模。通过模拟仿真的结果,发现多缺陷层和非线性层都能够使带隙展宽,变得更加平坦。相比较之下,非线性层缺陷对带隙的作用更加强烈。     

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.