一种具有光放大功能的滤波器设计

设计了包含缺陷层和多层异质结构的混合结构的一维光子晶体,然后在光子晶体中加入泵浦源.用传输矩阵法研究了加入泵浦源前后光子晶体的透射谱,结果发现该混合结构的光子晶体具有非常宽周且平坦的禁带,且在此禁带内只有一条极窄的透射带,加入激励源后的透射带透射率远远大于1,并且透射带的透射率和位置都可以通过调节光子晶体的参数来改变.利用这些特性,设计了一种具有放大功能的宽禁带超窄单通滤波器,当激活系数取0.033 4时,在1000～2000 nm的禁带范围内只有在红外波段1550 nm处出现一条透射率为1.1×106,3 Db带宽为0.005 nm的透射窄带.     

光子晶体增益平坦滤波器的设计

掺铒光纤放大器(EDFA)的增益平坦化是波分复用(WDM)系统中的重要问题.提出了用光子晶体实现增益平坦的新方案.通过分析EDFA增益平坦的原理与一维光子晶体的反射谱(在不同波长处具有不同反射率的特性),设计出了满足特定条件的增益平坦滤波器.以EDFA典型曲线为例,利用遗传算法简便精确地优化一维光子晶体的周期数,从而设计出了与EDFA增益谱相匹配的增益平坦滤波器.结果表明,级联的一维光子晶体滤波器在1530～1560 tim范围内对EDFA的增益进行平坦,且不平坦度约为±0.6 dB.     

单折射率层缓变结构-维光子晶体的能带特性

利用特征矩阵方法研究了一类周期厚度变化的一维光子晶体的能带特性。该光子晶体保持其中一折射率层的几何厚度不变,而另一折射率层的几何厚度缓慢变化。研究表明,与通常的均匀结构光子晶体的带隙相比,这种光子晶体能使光子带隙拓宽。改变高折射率层的几何厚度,光子带隙的拓宽更为显著。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过缓慢改变光子晶体某一折射率层的几何厚度可实现对光子带隙的控制。     

一维光子晶体的应变测量

采用ZnSe和Na3AlF6两种经典介质材料构造一维光子晶体,缺陷层介质为Na3AlF6。利用传输矩阵法对带有缺陷的一维光子晶体的传光特性进行了理论分析,并得到其带隙特性。分别数值研究了参考光子晶体以及应变前后测量光子晶体的透射谱,分析结果表明光子晶体所受的纵向应变与其缺陷峰波长之间呈线性关系,根据这种对应关系提出了一种新的测量应变的方法。由于粘贴光子晶体的基底与光子晶体的线膨胀系数不同,且温度变化也会引起构成光子晶体材料折射率的变化,导致光子晶体透射谱缺陷峰波长的漂移。为了消除温度误差,在测量光路中设置了与测量光子晶体结构相同的参考光子晶体,对温度的影响进行了补偿。实验表明,测量系统的灵敏度为6×10-4nm/με,测量范围为0～2000με。     

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。     

传输矩阵法分析一维光子晶体传输特性及其应用

利用传输矩阵法,设计了一维光子晶体滤波器,主要分析了缺陷层为F,结构为A(BA)~NF(AB)~MA的一维光子晶体的透过率的两个因素:A与B的厚度比和中间缺陷层.对A与B的厚度比和中间缺陷层对透射率的影响进行了计算机仿真研究,给出了一维光子晶体滤波器的设计方法.利用一维光子晶体中TM模与TE模的本征方程,针对光通信中常用的波长做了光子晶体全反射镜的设计和优化,并将一维光子晶体器件应用在卡塞格伦光学天线系统中,设计制作出一套空间光通信系统.     

一维光子晶体滤波性能的仿真研究

设计了带有缺陷的结构为(HL)m L(HL)n的二元一维光子晶体,利用光学传输矩阵法对光子晶体的滤波性能开展了仿真研究,研究表明:缺陷层厚度和入射角变化会导致窄带透过窗口的位置产生移动。在固定入射波波长为1500nm的基础上,设定结构每层介质为350nm、缺陷层厚度为260nm、入射角为45°时,可以制作带宽小于0.0008nm的高透射率超窄带滤波器,对发展超高精度光学信息测量仪具有重要意义。     

基于一维光子晶体的1064 nm激光窄带滤光膜的设计

为了获取具有宽截止带的1064 nm激光窄带滤光膜,本文以含缺陷的一维光子晶体为基础设计了两种不同的结构。模拟分析了缺陷层引入方式、缺陷层光学厚度、缺陷层材料折射率、光子晶体周期数和缺陷层位置等因素对窄通带位置、宽度和强度的影响,明确了其影响规律。通过优化光子晶体的结构参数优化滤光膜窄通带、拓宽截止带,设计了截止范围在200～1500 nm、1064 nm透过率大于90%的多层结构滤光膜。     

周期数对一维光子晶体带隙的调制研究

利用特征矩阵法,研究了光波正入射到光子晶体时,一维光子晶体的带隙结构随周期数的变化。结果表明,对于不含缺陷层的光子晶体,随着光子晶体周期数的增加,光子晶体的带隙宽度变化不大,而带隙率变化明显。对于含缺陷层的光子晶体,在缺陷层两侧周期数相同时,周期数的增加使得光子晶体的"光谱挖孔"效果明显;在其两侧周期数不同时,只有在两边周期数接近时"光谱挖孔"才有一定的效果。     

一维ZnO光子晶体带隙的FDTD法模拟研究

介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本原理,设计了一个由ZnO和MgF2组成的一维光子晶体模型,并对光子晶体中传播的电磁场作了模拟和分析,通过对光子晶体透射谱的研究,详细讨论了不同周期数、不同厚度和不同厚度比对光子晶体带隙的影响,最后通过在周期薄膜层状结构中引入缺陷层构造了光子缺陷态。