新型六角芯光子晶体光纤的色散补偿特性研究

文章利用多极法对新型六角芯光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟与分析,研究发现,通过改变第一包层空气孔直径和空气孔间距,可以灵活地设计波长在1.55μm附近具有高色散值、大的负色散斜率和能在短波长内单模传输的色散补偿型光纤.数值模拟和分析表明,该光子晶体光纤在色散补偿型光纤方面具有广泛的应用前景.     

光子晶体波导定向耦合光功分器的设计与优化

基于波导定向耦合原理设计了一种全新的光子晶体波导定向耦合光功分器.采用时域有限差分法对这种器件的光波传输特性进行了数值分析,结果表明:本征模色散曲线之间相交;器件的尺寸比传统光功分器更小;入射到光功分器的能量平均分配到输出端,且光波透射率高达95%.这些优异特性对于制造大带宽、高透射率和结构紧凑的光电器件具有极大的应用价值.     

Effects of Annealing on the Structural and Photoluminescent Properties of Ag-Doped ZnO Nanowires Prepared by Ion Implantation

ZnO nanowires deposited on Si substrates were prepared by thermal evaporation of a mixture of ZnO and carbon powder. Ag ions with an energy of 63 keV and a dose of 5×1015 ions/cm-2 were implanted into the as-prepared ZnO nanowires. After ion implantation, the Ag-implanted ZnO nanowires were annealed in air at different temperatures from 600℃ to 1000℃. Effects of ion implantation and thermal annealing on the structural and photoluminescent (PL) properties of the ZnO nanowires were investigated by transmission electron microscopy (TEM), selected area energy dispersive X-ray spectroscopy (SAEDX), X-ray diffraction (XRD), and fluorescence spectrophotometry. TEM, HR-TEM, and SAEDX analyses demonstrated that efficient doping of Ag was achieved by ion implantation and the subsequent annealing process. XRD patterns revealed that the hexagonal wurtzite structure of ZnO nanowires was maintained after ion implantation. Photoluminescent emissions of ZnO nanowires were decreased significantly by Ag implantation but could be recovered by thermal annealing. The mechanism of the influence of ion implantation and annealing on the PL intensity was assessed.     

基于自成像多模干涉的光子晶体波导1×2分束器

通过模拟计算研究了二维三角形1光子晶体波导自成像多模干涉的耦合特性,提出了一种二维光子晶体1×2分束器.基于自成像多模干涉效应,用有限时域差分法对这种分束器的特性进行了数值计算和分析.研究发现,这种分束器的透射率可高达96%,造成这种现象的物理原因是多模干涉区的自成像效应,这种多模干涉在光子晶体光学集成电路中具有重大的潜在应用价值.     

5平行光子晶体多模波导的耦合特性及应用

为了模拟计算研究2维三角形光子晶体波导自成像多模干涉的耦合特性,提出一种2维光子晶体2端口分束器.基于自成像多模干涉效应,采用有限时域差分法,数值计算和分析了这种分束器的特性.结果表明,这种分束器每个输出端的反射率低于0.002,透射率可高达0.498,造成这种现象的物理原因是多模干涉区的自成像效应.这种多模干涉在光子晶体光学集成电路中具有重要的潜在应用价值.     

碳纳米带的催化生长及其机理的研究

采用热化学气相沉积法(thermal chemical vapor deposition,TCVD)在经过高温氨气处理后的硅基铁纳米薄膜表面实现片状碳纳米带的催化生长.通过场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscopy,FESEM)的观察可知,生成的碳材料是一种准二维材料,表面具有垂直于其长度方向的纹理,厚(z方向)约几十纳米,宽(Y方向)几百纳米,类似于一种"搓板"状的结构.而其宽度沿着其长度方向则有较大的变化,时宽时窄,没有固定的规律.这种带状碳纳米纤维材料的边缘光滑,比中间略宽,类似于一种镶边结构.通过高分辨透射电子显微镜(high resolution transmission electron microscopy,HRTEM)的观察可知,碳纳米带的碳层沿着垂直于碳纳米带长度的(002)方向有统一的排列,其边缘都弯曲折叠成封闭结构.有序排列的碳层被层错和断点分割成许多微区.在对催化剂研究的基础上,本文认为片状碳纳米带的生长是通过碳原子在片层状催化剂颗粒中的扩散、析出来实现的.碳层从催化剂片层侧面中一层一层地析出,形成带状外观.     

反应源温度对ZnO纳米线阵列定向性及发光性能的影响

以Au薄膜为催化剂、ZnO与碳混合粉末为反应源,采用碳热还原法在单晶Si衬底上制备了ZnO纳米线阵列.通过扫描电子显微镜( SEM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计对样品的表征,研究了反应源温度对ZnO纳米线阵列的定向性和光致发光性能的影响.样品在源温度920℃条件下沿(002)方向择优生长,定向性最好,温度过低不利于ZnO纳米线阵列密集生长,而温度过高导致Zn原子二次蒸发,因而也不利于纳米线阵列的定向和择优生长;样品在源温度880℃有最强的近紫外带边发射,表明温度过高和过低都不利于ZnO晶体结构的优化;由于ZnO纳米线在缺氧氛围下生长,氧空位是缺陷存在的主要形式,因此所有样品都有较强的绿光发射.温度升高导致纳米线生长速度提高而增加了氧空位缺陷数量,从而使样品绿峰强度增强并在源温度920℃时达最大值,但温度的进一步升高可导致ZnO纳米线表面Zn元素的蒸发而降低氧空位缺陷的数量,从而抑制绿峰强度.     

二维光子晶体波导分波效率的优化

基于自成像效应(SIE)的多模干涉(MMI),设计了一种二维光子晶体波导二端口分波器.采用时域有限差分法和平面波法作为研究工具,从理论上分析了这种器件的特性,在一定耦合长度下研究光在输出端的透射率,结果表明,选择适当的耦合长度可以使光在两个端口高效率输出.进一步研究得知,通过改变器件内部一个介质柱的半径,可以提高光在输出端的透射率.     

定向耦合光子晶体偏振光分束器的设计

在只有TE模光子带隙空气孔三角晶格光子晶体研究的基础上,设计出一种全新的、结构紧凑的定向耦合光子晶体偏振光分束器.根据波导间相互耦合与自映像原理,采用时域有限差分法分析了该器件的光传输特性.研究结果表明:由于导光机制不同,TE模和TM模可通过不同的相干长度分离;两种偏振光在波长1.55μm附近透射率都达到95%以上;该器件的尺寸比传统偏振光分束器短.这些优异性能在光予晶体集成电路中有极大的应用价值.     

基于自成像多模干涉的光子晶体波导1×2分束器

通过模拟计算研究了二维三角形光子晶体波导自成像多模干涉的耦合特性,提出了一种二维光子晶体1×2分束器。基于自成像多模干涉效应,用有限时域差分法对这种分束器的特性进行了数值计算和分析。研究发现,这种分束器的透射率可高达96%,造成这种现象的物理原因是多模干涉区的自成像效应,这种多模干涉在光子晶体光学集成电路中具有重大的潜在应用价值。