一维浅栅光子晶体中的矢量耦合模孤子

研究同时具有二阶和三阶非线性效应的一雏浅栅光子晶体中的矢量耦合模孤子动力学。从Maxwell方程出发，利用多重尺度法，导出了电光场、光学整流场与基频光场包络的非线性矢量耦合模方程组，给出了耦合模方程组的孤子解。结果表明由二阶非线性导致的光学整流场对基频光场没有调制作用。     

利用光子晶体光纤产生光孤子压缩态

利用强度相关的自相位调制效应从实验中得到了光孤子幅度压缩态.实验装置主要部分为非对称的Sagnac干涉仪,光脉冲通过PC/FC接头连接到分光比为90:10的耦合器,耦合器与40m长的光子晶体光纤形成干涉环.在合适的输入功率下,干涉仪的输出端可以得到光孤子幅度压缩态.利用零拍平衡探测系统对光孤子幅度压缩态进行了检测,检测部分包括50/50分束器、2个低噪声光电探测器和1个加减法器与频谱分析仪.测得输入Sagnac环和输出Sagnac环光强分布曲线,以及以散粒噪声为基准的信号噪声的相对曲线,计算产生的光孤子振幅压缩态压缩率为1.6 dB.实验数据分析表明,选择合适的光子晶体光纤,能进一步增大压缩率.     

电磁波在一维光子晶体中的传播

利用一维时域有限差分（１－Ｄ ＦＤＴＤ）方法计算了电磁波在一维光子晶体中的透射和反射特性,分析和研究了一维光子晶体的光子带隙结构。     

一维光子晶体光子禁带研究

设计SiO2/TiO2一维光子晶体,利用琼斯矩阵理论,模拟分析其禁带特性。结果表明：光子禁带随光子晶体介质厚度比的增大而加宽,且往长波方向移动;光子禁带不受光子晶体周期数的影响。根据理论模拟得出的最佳参数制作了应用于光通讯波段的一维光子晶体带阻滤波器,并测量了该光子晶体的光子禁带,实验结果与理论模拟一致.     

一维光子晶体光开关的研究

由掺杂非线性介质的一维光子晶体形成光开关,并利用传输矩阵法对其特性进行了分析。研究发现,该结构可以很好地完成光开关的功能。     

一维光子晶体滤波器的设计

利用光子晶体的光子禁带和光子局域的两点特性,对一维光子晶体带隙和加入缺陷后光子禁带中出现极窄透射带宽进行了分析,设计了中心波长在532 nm、透射谱线宽度低至0.0002 nm,中心波长透射率接近100 %,带外透射率为0 %的一维光子晶体滤波器,并对一维光子晶体滤波器的滤波特性进行仿真.结果得出:在入射角偏移时,透射峰中心波长向短波方向偏移,峰值透射率有所下降,运用缺陷层厚度变化可导致透射峰偏移的特性,对入射角引起的透射峰偏移进行修正.     

一维耦合准周期光子晶体窄带滤波实现

提出所谓一维耦合准周期光子晶体纳米膜概念.研究表明,用它可以实现光学窄带滤波.进一步研究表明,要实现同一波长的滤波,耦合层的折射率越大,在其它条件不变时耦合层的厚度越小;在同一耦合介质中时,耦合层厚度确定窄带的位置与带宽;在其它条件一定时,入射角大小确定窄带的位置,入射角越大窄通带位置越向短波长方向移动.     

碳化硅与氮化硅一维光子晶体的模拟

根据白光发光二极管(LED)的发光特点,在LED蓝光光源和荧光粉之间,设计了碳化硅与氮化硅一维光子晶体,对蓝光的频率进行有选择的透射,而其他频率的光,则尽可能地增加反射,从而提高出光效率.     

一维吸收型光子晶体的双稳态特性

利用传输理论研究了光在一维吸收型光子晶体中的传输特性,掺杂层是饱和吸收的非线性介质。基于非线性介质透过率的感应变化,研究了光子晶体的光学双稳态特性,给出了输入-输出光强之间满足的解析方程。研究表明系统中要出现双稳态现象,饱和吸收系数必须超过一定的数值,并由此研究了产生双稳态的入射光阈值强度的变化规律。     

一维光子晶体基本周期结构对光子禁带的影响

利用由特征矩阵方法得到的一维光子晶体的反射率计算公式,对具体的一维光子晶体周期结构,计算了在不同的入射角下,P偏振光和S偏振光的反射率随光子晶体基本周期结构光学厚度的变化。计算结果表明,光子禁带是与光子晶体的基本周期结构的光学厚度有关的,对不同的偏振光,光子禁带随光子晶体基本周期结构的光学厚度的变化有所不同。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过改变光子晶体基本周期结构的光学厚度来实现对光子带隙的控制。     

二维光子晶体线缺陷特性的FDTD分析

将时域有限差分方法(FDTD)用于二维光子晶体线缺陷特性研究.以二维光子晶体TE模作为研究对象,计算了近红外电磁波在光子晶体直线缺陷内的透射率分布及在具有拐弯的线缺陷光子晶体内拐角处透射率分布.结果表明,处于禁带内的电磁波能在线缺陷内传播,且在拐角处能耗较小.计算了处于带隙内的单频时谐波在几种线缺陷结构内的传播行为及电场分布,从电场值分布仍可得到单频时谐波在拐角处能耗小的结论.     

胶体光子晶体在微透镜中的应用研究

主要通过在球型微透镜的表面包裹胶体晶体的方法,在一个微透镜上实现了几何光学与物理光学内容的集成。此时的微透镜不仅具有汇聚光线的功能(几何光学内容),同时由于光子晶体的禁带效应,它还具有了滤波的功能(物理光学内容)。微透镜的滤波波段可以由胶体粒子的大小来控制。     

Main Factors for Affecting Photonic Bandgap of Photonic Crystals

The factors affecting one dimensional （1D） and two dimensional （2D） photonic crystals （PhCs） are systemically analyzed in this paper by numerical simulation. Transfer matrix method （TMM） is employed for 1D PCs, both finite difference time domain method （FDTD） and plane wave expansion method （PWE） are employed for 2D PCs. The result shows that the photonic bandgaps （PBG） are directly affected by crystal type, crystal lattice constant, modulation of refractive index and periodicity, and it is should be useful for design of different type photonic crystals with the required PBG and functional devices. Finally, as an example, a near-IR 1D PCs narrow filter was designed.     

复介电缺陷对称一维三元光子晶体传输特性的研究

利用传输矩阵法,研究了具有复数电常数缺陷对称一维三元光子晶体的透射谱和增益特性．结果显示,无论加入奇数个还是偶数个缺陷,在第一禁带和第二禁带中分别出现了透射峰A和透射峰B．在缺陷层介电常数的虚部为负值时,缺陷模B表现出良好的增益效果;在缺陷层介电常数的虚部为正值时,缺陷模A表现出一定的增益特性,含6缺陷的增益效果比较明显．     

光子晶体中光场-原子束缚态

目前文献多采用一种近似表达式来表示光子带隙附近的色散关系 ,而远离光子带隙区域时该式并不适用。完善了光子晶体中光场色散关系的近似表达式 ,给出一种适用于整个频域范围内的色散关系近似表达式 ,克服了积分只能限制在光子带隙附近的困难。光子晶体中原子的自发辐射呈现出一些新的性质 ,提出一种简便的方法 ,即求系统本征值的方法来研究光子晶体中的光场 -原子束缚态。在新的色散关系下 ,用求解系统本征值的方法讨论了光子晶体中单个二能级原子的自发辐射形成的光场 -原子束缚态的性质。结果发现束缚态的性质与原子的能级跃迁频率相对光子带隙边缘频率的位置有关。     

介质覆盖金属光栅混合表面等离子模式光学特性研究

采用时域有限差分法与耦合模理论,研究了介质覆盖金属光栅表面等离子混合模式的光学共振特性。研究结果表明,在所研究的结构中,覆盖介质支撑的混合表面模式与金属光栅所支撑的表面等离子模式相互作用引起抗交叉效应;利用耦合模理论,对此系统的反射特性进行了建模研究,得出了减小吸收的条件。此耦合系统的所有光学特性都采用了时域有限差分法进行验证,理论结果与数值模拟结果一致。     

介质／金属一维光子晶体中电场分布研究

本文设计了一种太赫兹波段的介质／金属一维光子晶体,并采用FDTD法对所设计的结构的电场分布进行仿真研究。在电场为500THz条件下,分别研究了周期数、介质厚度、不同金属层对电场分布的影响,并给出影响规律。所得结果为该类结构用于光学器件的设计提供一种依据。     

极限值电磁参数材料及其在一维光子晶体结构中的应用研究

文章提出了极限值电磁参数材料的概念,证明了在含零介电常数分层介质结构中及把无穷大折射率材料设计到一维周期结构中,将会出现新的光子隧穿模式的结论,提出了如何实现和控制电磁波在极限值电磁参数材料组成的一维周期结构中的传输,如何把极限电磁参数材料和其他功能材料结合成具有特定功能的新型结构材料的关键问题,并针对性地给出研究方法,即：首先研究这种新的光子隧穿效应产生的条件和特点,然后把这种新的光子隧穿效应与有关功能材料相结合,总结出新的传输规律。文章提出的把由介电常数和磁导率负值、近零、近无穷大材料组成的一维光子晶体的研究构成一个统一的整体,拓展超材料的应用范围,促进超材料在物理学、光学及相关交叉领域的发展。