多掺杂一维各向异性光子晶体的缺陷特性

为了研究多掺杂一维各向异性光子晶体的光学特性,采用传输矩阵法计算了光波通过多掺杂一维各向异性光子晶体的透射率。经数值模拟得到:光通过该结构光子晶体后,TE波和TM波的透射谱中随掺杂层个数的变化出现了单、双及多缺陷模,禁带中缺陷模的个数随掺杂层数的增大而增多,缺陷模的位置随掺杂层光学厚度的变化向短波方向移动,TE波和TM波的缺陷模能完全分开,透射谱的这一特点为设计制作单、双通道滤波器提供了理论依据。     

基于磁流体的一维光子晶体磁场传感器的研究

基于磁流体的折射率对外加变化磁场的敏感特性,提出将磁流体作为缺陷层引入到一维光子晶体中实现磁场传感。由于缺陷的存在,使得光子晶体的透射谱中产生缺陷峰。该传感器可通过测量磁场变化时光子晶体缺陷模波长的移动对相应的磁场进行测量。利用传输矩阵法对不同结构参数下,缺陷模波长随在外加磁场的变化进行了模拟计算,为实际磁场传感器的设计提供了理论参考。     

含有缺陷层的异质镜像光子晶体的局域态研究

采用一维介电体系中处理光传播的方法—传输矩阵法,详细推导了含有缺陷层的异质镜像光子晶体(ABCCBA)PD(ABCCBA)Q中透射率的计算公式,并用Matlab编程模拟了异质三周期镜像光子晶体中无缺陷层和引入缺陷层D时,光子带隙的数目和带宽及缺陷模的数目和透射率随缺陷层位置、厚度、介质周期数的变化情况。模拟结果表明:对于此结构的光子晶体,当缺陷层位于中央位置、周期数N=8、10,厚度变化且为某些特定值时,其光子带隙数目、缺陷模数目及透射率有最佳值。这一研究为设计可调谐滤波器、多通道滤波器提供了重要的理论基础。     

对称双缺陷光子晶体的缺陷模规律

为了了解对称双缺陷光子晶体的传输特性,采用传输矩阵法进行了数值模拟研究。当两缺陷层中间的介质层数目大于缺陷两外侧介质层总数时,在禁带中只出现单一的缺陷模,且其透射率随它们的差异的增大而迅速减小;但当中间的介质层数目小于两外侧介质层总数时,在禁带中将会出现两个透射率为1的缺陷模,且两缺陷模的间距随它们的差异的增大而增大。结果表明,缺陷层的位置对缺陷模的影响较大,要使缺陷层中的局域电场得到有效提高,必须使缺陷层靠近光子晶体的正中心。     

色散缺陷对Sinc函数型光子晶体带隙的影响

利用传输矩阵法及对色散缺陷层采用洛伦兹振子模型,研究了一维含色散缺陷的Sinc函数型光子晶体的光子禁带和色散缺陷模,计算了该周期结构的复有效折射率。结果表明,加入缺陷层后可获得宽阔的光子禁带;缺陷层引入色散后在中心圆频率附近色散缺陷模出现;随着振子强度的增大,增益性缺陷模圆频率发生阶跃式移动,其透射率显著增大,而吸收性缺陷模的透射率显著减小,此时缺陷模处的色散曲线有一个近乎垂直的斜率,此处的群速度将大大降低;增益性缺陷层基底折射率对缺陷模频率影响显著;缺陷层位于周期结构中心层时缺陷模频率最低、透射率最大。增大入射角使得缺陷模红移,增益性缺陷模在特殊入射角处透射率会出现千倍增益。     

1维镜像磁光光子晶体中的缺陷模分裂

为了研究镜像磁光光子晶体在外磁场中透射谱的变化,采用44传输矩阵法进行了理论分析和模拟计算。模拟结果显示,当外磁场存在的情况下,镜像光子晶体中存在的缺陷模会受到外磁场和光子晶体层数的影响,分裂成两个模式,这两个模式分别对应于原线性偏振光中的左旋光和右旋光,且左旋光和右旋光之间的频率差会随着外加磁场的增强而增大;只有当光子晶体结构多于7层时,缺陷模才会具有较高的Q值,这时模式的分裂现象才能被清晰地观察到。结果表明,磁光光子晶体的这种可调谐性可以应用到新型的滤波器设计当中。     

负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体缺陷模特性

本文提出了负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体结构,利用传输矩阵的方法给出了TE波和TM波的透射率,结果表明在TE波中出现两个及多个缺陷模,TM波存在单缺陷模,两种偏振状态不同的透射波的缺陷模能分开,得出了光通过负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体后TE波和TM波随入射角的变化特性、随缺陷层厚度的的变化特性。这些特性用于光子晶体多通滤波、光子晶体偏振和激光谐振腔等器件的设计具有重要意义。     

一种新型光子晶体的光学特性研究

本文提出了一种非对称一维各向异性掺杂光子晶体,通过传输矩阵法研究了这种新型光子晶体的光学特性,通过数值模拟得出:光通过该结构光子晶体后TE波和TM波缺陷模的透过率及中心波长位置随缺陷层介质的光学厚度、缺陷层两侧周期数的非对称性的变化规律,两种偏振光波能完全分开,缺陷层介质的光学厚度及掺杂层两侧的周期数层差越大,缺陷模的透过率越小,当光学厚度及层差达到某一极限值时,将产生完全光子禁带,这是对称结构光子晶体所不具备的光学特性,其光学特性将为光子器件的转换制作及应用提供理论依据。     

掺杂非线性吸收介质的光子晶体的双稳态特性

从光子晶体的传输矩阵理论出发，推导了掺杂饱和吸收非线性介质的光子晶体的缺陷模的透射率，以及缺陷层中局域光的增强因子。计算表明，基于非线性介质透过率的感应变化和透过率的正反馈作用，掺杂非线性吸收介质的一维光子晶体具有双稳态特性；实现双稳态所需的入射光强阈值决定于光子晶体的折射率参数、掺杂介质的饱和吸收光强，并随光子晶体的周期数N的增大而指数减小。     

含双缺陷的一维准周期光子晶体的缺陷模特性

利用传输矩阵法,计算了含双缺陷的一维准周期光子晶体的透射谱,并侧重分析了缺陷模的特征。结果表明:当两缺陷层间距较小时,两缺陷模分裂的距离较大,对应的透射率较小;而当两缺陷层间的光学距离变大,两缺陷模的间距变小,缺陷膜的透射率增加。两缺陷模间的关联系数随两缺陷层间的光学厚度的增加而减少。缺陷层光学厚度增加时,缺陷模向长波方向平移,反之向短波方向移动。缺陷层光学厚度的变化对缺陷模的透射率几乎没有影响。     

采用含掺杂半导体光子晶体的太赫兹梳状滤波器

用a 介质（n 型掺杂GaAs）和b 介质（TiO2）组成一含缺陷层的光子晶体。数值计算表明:此光子晶体在3.0~4.5 THz 范围内出现了5 个透射率为1 的缺陷模，这些缺陷模有如下特征:当n型掺杂GaAs 的掺杂浓度n由1017/cm3 增加到1019/cm3 时，缺陷模的中心、半峰全宽度和透射率均保持不变，但若n增至1020/cm3，则缺陷模的透射率开始下降。入射角增加，缺陷模的透射率保持不变，但其中心发生蓝移，移动率为变量，且半峰全宽度变窄。a、b 两介质或缺陷层c 的几何厚度分别增加时，缺陷模的透射率和半峰全宽度分别保持不变，中心位置红移。这些现象为此类光子晶体实现太赫兹频段的梳状滤波提供了理论指导。     

磁回旋材料柱结构光子晶体平板的单向边界模式

研究了在外加恒定磁场下,旋磁材料柱按蜂窝状晶格排列的光子晶体平板的边界所支持的电磁表面波模式。研究首先表明,在光子晶体平板的光子能带结构中,最低二条能量曲线原有的简并点,可以用外加磁场来解除,从而在这二个能带之间形成一个禁带。进一步的研究表明,基于这个光子禁带,光子晶体板平板边界所支持的表面波模式只能单方向传播,归因于系统的时间反演对称性被外磁场所破坏。这个三维系统中的单向边界模式,在平板的法向方向上,是依赖于等效全反射效应而被约束的。     

关注激光技术的一些发展和应用

本文阐述了激光、光纤通信、计算机控制系统的基本特点和作用,介绍了国外激光武器和激光制导的应用状况,说明了激光技术与计算机控制系统结合的重要性,并站在节能减排和保护环境的高度,预测了激光技术未来应用于电力行业的内容和前景。