光子晶体的研究与应用

光子晶体是一种具有光子能带及能隙的新型材料。其特有的性质,使光子晶体具有广阔的应用前景。本文基于固体物理学的基本原理,对光子晶体的理论基础进行了简单介绍,根据其特有结构,对光子晶体的特性做了一定分析,并结合现实需要,综述了光子晶体在光学等方面的应用。     

光子晶体压力传感器研究

介绍了一种新型光子晶体压力传感器,利用压力使光子晶体带隙的变化特性制作压力传感器,提出了通过测量透射光的变化来测量压力的检测方法。结果表明:传感器的测量范围和灵敏度与构成光子晶体的材料特性有关,材料弹性模量小时,灵敏度高;2种材料的弹性模量和泊松比相差大时,测量范围小。该传感器体积小、重量轻。     

光子晶体的研究及其在传感器中的应用

光子晶体是指具有光子带隙(PBG)特性的人造周期性电介质结构,有时也称为PBG光子晶体结构。按照光子晶体的光子禁带在空间中所存在的维数,可以将其分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。光子晶体传感器应用包括应变传感器、温度传感器、化学传感器、光子晶体光纤传感器、长周期光纤光栅(LPFG)生物传感器、LPFG化学传感器等。本文从光子晶体传感器的概述、研究现状和应用几方面对光子晶体传感器的应用进展进行了综述,希望对光子晶体传感器有一个比较全面的了解。     

光子晶体光纤及其在光纤陀螺中的应用

光子晶体光纤是一种包层由空气孔-石英沿轴向方向周期排列所构成的新型光纤。光子晶体光纤特殊的结构分布和特性,使其在降低光学噪声、陀螺尺寸、温度敏感性,提高陀螺精度和抗核辐射等方面,具有传统光纤陀螺不可比拟的优越性。本文综述了光子晶体光纤的概念、在光纤陀螺方面的独特优势,以及其在光纤陀螺应用方面的研究进展和前景。     

凝聚态中光子晶体的相关研究

本文主要概述了光子晶体的概念,并重点介绍了凝聚态物理学中光子晶体中的缺陷模的相关研究。     

基于COMSOL的光子晶体能带结构仿真计算

为更方便、快捷地求解光子晶体能带结构问题,基于有限元数值仿真软件COMSOL Multiphysics系数偏微分方程模块,重新建立了数学模型,直接从亥姆霍兹方程出发,结合布洛赫态,推导出光子晶体偏微分形式的本征方程,充分考虑了布洛赫波矢的传播情况,求解出相应的本征频率从而求解出能带,对一维和二维光子晶体能带结构分别进行仿真计算。仿真计算结果与传统方法结果进行对比分析,验证了此方案的可行性。     

基于Matlab的光子晶体波导仿真研究

本文首先介绍了光子晶体波导的原理，然后分析时域有限差分法微分方程及边界条件，最后运用matlab语言实现二维光子晶体波导的仿真。     

光子晶体研究的现状和发展

光子晶体是80年代末提出的新概念和新材料，是一门涉及光学、材料和器件方面正蓬勃发展的有前途的新学科。回顾光子晶体的历史，介绍光子晶体的相关概念、物理特性、相关应用等。从光子晶体的理论研究、实验研究和应用三个方面展开论述。     

基于光子晶体光纤的血糖监测系统研究

介绍了以光子晶体光纤为核心,结合光电微损法血糖监测技术,设计了新型的血糖监测系统。根据血样中不同血糖含量对光吸收不同的原理,利用MSP430对光进行控制,通过三探头光纤束传感器传输,照射到被测血样,调制后,带有血糖信息的反射光由光电转换放大,输入MSP430,经A／D转换后计算出血糖含量。系统具有操作简便、功耗小等特点。     

基于Matlab的光子晶体波导仿真研究

本文首先介绍了光子晶体波导的原理,然后分析时域有限差分法微分方程及边界条件,最后运用matlab语言实现二维光子晶体波导的仿真。     

A Boundary Integral Equation Method for Photonic Crystal Fibers

A boundary integral equation for the eigenmode of photonic crystal fibers is formulated and numerically solved using the Nystr?m method. The real and imaginary parts of the propagation constant, which are related to the dispersion and the confinement loss of fibers, are obtained using a secant method. This formulation is very flexible to handle the fiber geometry, and therefore can be applied to photonic crystal fibers with novel refractive index profile and hole geometry.Min Hyung Cho: Support for this work is partially provided by the National Science Foundation Grant DMS-0408309 and the Department of Energy Grant DE-FG02-05ER25678.     

光子晶体光纤模式折射率的分析

模式折射率是分析光子晶体光纤色散特性的一个基本参数,其快速而较准确的计算有助于对不同结构参数的分析比较,便于工程应用,但用时域有限差分法等数值方法分析传输特性通常需要较长的计算时间,为此,文中以六角形空气孔排列的光子晶体光纤为例,用时域有限差分法分析在不同的结构参数和传播常数的组合情况下的模式折射率,并利用分析所得数据,得到了模式折射率和结构参数、传播常数之间的拟合函数.利用所得拟合公式可得光子晶体光纤的模式折射率,并在通信和传感的应用场合下为PCF的设计提供一定的理论依据.     

考虑温度影响的砷化镓光子晶体压力传感器的设计与研究

提出了一种由双通道滤波器构成的砷化镓光子晶体压力传感器,利用波导与腔耦合实现窄带滤波,双通道分别实现压力探测和温度探测的功能。以室温25℃、0压力的情况作为参考,在温度为-25~45℃、压力为0~2GPa的范围内,根据滤波器的滤波波长分别与温度和压力之间的线性变化关系,探测温度和压力。同时还分析并比较了极端温度情况下滤波波长的变化,确定温度变化对压力测量造成的影响,在较恶劣的情况下温度变化不可忽略。分析得出未考虑温度响应的压力灵敏度约为16.6nm/GPa,消除温度响应后压力灵敏度约为15.9nm/GPa,品质因子高达5696。     

三重晶格光子晶体方形点缺陷缺陷模特性研究

文中提出一种新型三重三角晶格光子晶体,应用平面波展开法( PWM )分析其带隙结构,应用时域有限差分法( FDTD)研究方形点缺陷的尺寸和旋转角度对缺陷模特性的影响。仿真结果表明,该光子晶体的光子禁带处于THz波段范围内,且禁带宽度很宽,达到0.19562。当方形点缺陷旋转角度为10毅时,改变点缺陷尺寸,此时缺陷模个数发生变化,并且随着点缺陷尺寸的增大,缺陷模波长往长波长方向移动;当方形点缺陷边长为22.5μm时,改变点缺陷旋转角度,此时缺陷模位置基本不变,但是缺陷模个数发生变化。     

空心光子晶体光纤在拉曼光谱仪中的应用

针对拉曼散射是一种弱散射,同时由于空心光子晶体光纤(HC—PCF)能显著增强光与填充介质之间的相互作用,提出将HC—PCF应用到拉曼光谱仪中,利用平面波展开法对HC—PCF的光子带隙与场分布进行模拟分析,探讨了HC—PCF的参数对拉曼散射强度的影响。通过理论研究发现光子晶体光纤可根据实际应用的需要,通过改变光纤的周期结构或包层气孔之间的间距来改变光子带隙,从而可传输不同波段的光。结果表明了HC—PCF在拉曼光谱仪中应用的可行性,为拉曼光谱仪在分子结构检测与分析提供了新的技术方法,也为HC—PCF的应用和研究开拓了广阔前景。     

一维光子晶体液晶微谐振腔的温度特性

在光子晶体中引入液晶缺陷,形成一维光子晶体液晶微谐振腔.用传输矩阵法研究了这种微谐振腔的温度特性,用E1液晶微谐振腔进行了模拟数值计算.计算结果表明,液晶微谐振腔的特性与温度和液晶分子排列密切相关;对于液晶排列沿平行介质表面的微谐振腔,当温度升高时缺陷峰波长向长波长方向漂移,半高宽度增大, 品质因子减小;而液晶排列沿介质表面法向的微谐振腔的温度变化情况则相反;温度灵敏度和透射峰高度均随温度升高而增大.温度特性为非线性关系,并随温度接近液晶相变点而变化迅速,与现有的各向同性材料微谐振腔的温度特性不同.