一种可调能量输出比光子晶体波导耦合分束器

在完整三角形光子晶体中引入3条相互平行的单模波导形成定向耦合型分束器,非对称地改变波导间耦合区的介质柱的折射率,可实现能量输出端口能量比的改变.时域有限差分数值仿真结果表明,耦合区介质柱折射率在改变量较小时,能保证分束器有较高的能量透过率,且能实现输出端口能量输出比在一定范围内的调节.     

平面光子晶体环形腔滤波器的数值研究北大核心

根据光子晶体中波导与腔的耦合特性,设计了一种由波导与环形腔耦合实现窄带滤波的光子晶体结构。用有限元法分析了环形腔不同结构参数对各个端口透射光功率谱的影响,由此可以根据所需波长要求设计不同结构的环形腔滤波器结构,并可通过改变边界散射介质柱的排列和环形腔边界介质柱的半径,减少波导与环形腔之间的散射损耗,达到最佳滤波效果。文章可为密集波分复用系统中光学滤波器的集成以及窄带滤波器的设计提供一定的参考。     

光子晶体波导定向耦合功分器的设计

将相互耦合的3平行光子晶体单模波导看成一个多模干涉系统,通过研究二维正方晶格光子晶体波导多模干涉的自映像效应,优化设计了一种新型1×2光子晶体波导定向耦合分束器,采用时域有限差分法对其传输特性进行模拟分析。设计过程中,根据多模干涉耦合区中周期出现的双重像的位置确定两个单模输出波导的位置,通过改变输出波导和耦合区连结的一个介质柱位置构成波导微腔结构,改变耦合区中的模场分布,实现模式匹配,从而明显减小分束器的反射损耗。计算结果表明,移动介质柱距离输出单模波导和多模波导连结处1.85a位置处时,对于波长为1.55μm的入射光,该分束器的透射率可高达99.04%。     

基于多模干涉光子晶体波导1×4超紧凑分束器

本文基于自成像效应的波导多模耦合,提出并且数值计算了一种1×4超紧凑分束器。将七光子晶体单模波导的相互耦合看成一个多模干涉系统,当入射波长λ=1．55μm时,这种分束器耦合区的长度只有3．92μm。通过调节耦合区介质柱半径R,来改变耦合区电磁场的相位分布,从而控制四个输出端口的能量分布。这种分束器在光子晶体集成电路中具...     

基于光子晶体缺陷模频移的超快光控太赫兹波调制器

本文设计了一种基于非线性光子晶体缺陷模频移实现太赫兹(terahertz, THz)波传输阻断的超快光控调制器,该调制器采用在硅基空气柱光子晶体中引入线缺陷和填充砷化镓材料的点缺陷结构,线缺陷形成波导区,传输频率位于光子带隙范围内的THz波,点缺陷作为谐振腔对THz波选频,与谐振频率(缺陷模频率)相同的THz波在谐振腔中发生谐振,耦合到波导中输出。无光激发时,位于线缺陷光子带隙内的1.65 THz缺陷模频率在谐振腔中发生谐振,从波导的另一端输出,调制器处于“通”状态。当中心波长为810 nm、光密度为0.4μJ/cm²的抽运光激发时,砷化镓的折射率由3.55变为3.55-i2.55,使缺陷模频移,在亚纳秒超快时间内实现对1.65 THz入射波的传输阻断。结果表明,该调制器的调制速率为2.3 GHz,消光比为20.3 dB,插入损耗为0.18 dB,具有调制速率高、消光比大、插入损耗小等优点,为其在高速THz波通信系统中的应用提供重要的理论依据。     

基于自成像效应七平行光子晶体单模波导分束器

在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,就形成了光子晶体波导。将七光子晶体单模波导的相互耦合看成一个多模干涉系统。在多模干涉系统中,本征模的色散曲线相交并出现简并模,简并模之间存在强烈耦合并导致模式的分布方式重新发生变化。本文基于自成像效应的波导多模偶合,提出了一种二维光子晶体波导四端口分束器。采用时域有限差分法和平面波法作为研究工具,TE模为研究对象,从理论上分析了这种器件的特性。结果表明,通过调节介质柱半径R,来改变耦合区电磁场的相位分布,从而控制四个输出端口的能量分布。     

多平行光子晶体波导耦合分束器

将多光子晶体单模波导平行、邻近放置构成定向耦合器.基于自成像效应的波导多模偶合,提出了一种二维光子晶体波导四端口分束器.采用时域有限差分法和平面波法作为研究工具,在偶合长度L=7a的长度下,研究了调节介质柱半径R,使耦合区电磁场的相位分布发生变化,从而实现四个输出端口的光强度自由分配.     

基于光子晶体多层膜的对称薄膜波导特性研究

研究了一种“光子晶体多层膜+波导层+光子晶体多层膜”对称薄膜波导特性,光子晶体多层膜的第一禁带频率范围为73 THz～99 THz。采用多层介质平板波导理论研究了频率在73 THz～99 THz间的电磁波在波导中的传输特性。结果表明波导传输的是TE0和TM0基模,对于高次模式,不能在波导中传输,另外,频率在73 THz～99 THz间的电磁波在波导层（中心层）的功率约束因子（Γ）在0.99～1之间,即此时电磁波几乎完全局限在波导层内传输,为了比较,处在光子带隙外的频率分别为40 THz和50 THz的电磁波在波导层内的功率约束因子（Γ）分别为0.84和0.86,因此,利用光子带隙特征,由光子晶体多层膜构造的对称薄膜波导具有超低损耗特性。     

基于磁性光子晶体的多端口环行器设计

基于二维三角晶格和正方晶格光子晶体分别设计了六端口和八端口光子晶体环行器.环行器由硅介质柱光子晶体波导和铁氧体介质柱缺陷构成.所设计的六端口环行器每个波导连接处只有一个铁氧体材料,能够有效降低损耗;八端口环行器波导连接处添加了多个铁氧体材料可有效提高隔离度.使用有限元法对电磁波在环行器中的传输进行了仿真验证.计算结果表明,六端口环行器各端口的隔离度达到22～38 dB;八端口环行器各端口的隔离度达到21.7～40.5 dB.设计的多端口环行器具有结构简单紧凑、隔离度高、损耗低的优点.     

光子晶体波导与微腔耦合的三通道波分复用器

为了实现对光波有效的选择输出,并且使光波的带宽很小,设计了微腔耦合的三通道波分复用器。对该器件采用时域有限差分法和微腔与波导间耦合模进行研究。首先,根据微腔选择不同频率的光波,设计光子晶体滤波器模型。然后,基于光子晶体耦合模理论,由定向耦合波导和一个高品质因子微腔构成的波分复用器。最后,为了提高输出光的透射效率,在波分复用结构的主波导的输出端,增加五个介质柱,形成一个反射层。实验结果表明:此结构能够通过微腔选择不同频率的光波,经过优化设计后的波分复用模型,光波的透射率得到了提高,波长λ=1.763μm的光波达到透射率将近90%。在光子晶体中取多个微腔可以选择输出更多波长的光波,所以这种结构在光子晶体集成器件的制作上有很好的应用前景。     

Design of novel power splitters by directional coupling between photonic crystal waveguides

The design of a novel photonic crystal waveguide power splitter is presented. The proposed power splitter has three output ports, the coupling among three parallel photonic crystal waveguides can be considered as a multimode interference (MMI), and the positions of output waveguides are determined by those of twofold images which are formed by the self-imaging effect of multimode interference. The transmission characteristics of the splitter are investigated by using the finite-difference time domain (FDTD) and the plane wave expansion method. The output optical power in each port can be controlled by adjusting the radius of the dielectric rods in the coupling region, and the coupling effect among output ports is decreased by using the T-shaped output port. The results indicate that 1× 1, 1×2 and 1×3 type power splitters can be realized when the normalized radius of dielectric rods in the coupling region is 0.130, 0.180, 0.152 or 0.221, respectively.     

激光致盲干扰效能分析研究

为了分析研究激光致盲干扰的作战能力,评估激光致盲干扰的作战效能,基于激光致盲干扰的干扰原理和干扰效果评估准则,采用效能评估分析方法,总结出激光致盲干扰的干扰方程,从干扰方程出发,提出了致盲距离、致盲概率两个效能分析指标,给出了概念、计算模型,并进行了理论分析和仿真验证。结果表明,激光干扰机的输出功率越高,光束质量越好,致盲距离就越大;激光干扰机的定位精度越高,致盲概率就越大,从而分析总结出影响激光致盲干扰效果的因素,为激光致盲干扰研究奠定了基础。     

Design of tunable terahertz photonic crystal narrow-band filters

The coupling between the line defect and point defect in a two-dimensional photonic crystal is studied by using plane wave expansion method and finite difference time domain method. Based on the analysis, we propose a novel tunable terahertz narrow-band filter. Simulation results on the defect modes and output spectra show that the photonic crystal that consists of two line defects and one point defect can act as a tunable filter with narrow bandwidth of 0.02 THz under the control of an external electric field.     

Ultra-compact 1 × 8 Channel terahertz Wave Power Splitter

Relying on 1?×?2 photonic crystal waveguide and photonic crystal resonator, a compact eight-channel terahertz wave power splitter is proposed. The mechanism of such a device is further theoretically analyzed and numerically investigated with the aid of the plane wave expansion method and the finite-difference time-domain method. With an appropriate design, the proposed power splitter can split the input terahertz wave energy equally into eight output ports at the frequency of 0.667 THz. Furthermore, the total size of the present device is of 4.33 mm?×?3.74 mm. Due to its small size, the multi-channel terahertz wave power splitter has practical applications in the terahertz wave integrated circuit fields.     

Terahertz Wave Polarization Beam Splitter Using Asymmetrical Coupler

This study has proposed and numerically demonstrated a compact terahertz wave polarization beam splitter. The splitter is built by using a asymmetrical directional coupler consisting of a bend waveguide and a slot bend waveguides and achieves a high extinction ratio of 24.88 dB and 16.55 dB for cross and through ports. The optimal coupling region length is found to be 26 μm. By using such a polarization beam splitter, the size of the terahertz wave system could be reduced significantly. The simulation results show that the designed polarization beam splitter can split TEand TM-polarized terahertz wave into different propagation directions with high efficiency over the terahertz wave frequency range from 9.40 THz to 9.65 THz. The device obtained is readily used for a polarization diversity terahertz wave integrated circuit field, particularly for platforms with slot waveguide.     

Low-Loss Slow Light Transmission in Photonic Crystal Waveguides Comprising of Liquid Crystal Infiltration

A low loss photonic crystal(PhC) waveguide having rectangular air holes in Si core is proposed having an average group index of 55 in the bandwidth of 1.2 THz.The possible propagation losses due to inefficient coupling are also investigated for proposed structure.It is found that high transmission is obtained for a broad bandwidth from the output of the finally designed heterogeneous waveguide consisting of a slow liquid crystal infiltrated PhC waveguide surrounded by fast PhC waveguides on both sides.     

太赫兹矩形波导与共面波导耦合结构设计

太赫兹（THz）波位于微波与红外光波之间,现有微波和光波段波导技术应用正在向THz波段拓展。但是,由于水汽对THz波的强吸收及制造工艺等原因,THz器件主要是平面结构,而THz源及其传输需要用矩形波导。因此,矩形波导与共面波导之间的转换结构成为决定元件和系统性能的关键部分。该设计利用脊波导进行阻抗匹配及电磁场模式转换,实现THz波矩形波导到共面波导的高效率耦合。结果表明,在0.2~0.4 THz频段内,该转换结构的传输系数(S₂₁)高于?3 dB,可以对THz电磁场进行高效率转换。该结果可用于太赫兹分子探测、太赫兹通信等领域,为0.2 THz以上太赫兹的模式转换提供了一种可行方案。     

2维组合宽带隙光子晶体的研究

为了研究由两种不同的介质柱组合成的2维光子晶体的传输特性,对包层介质柱/基质光子晶体与空气柱/基质光子晶体组合的三角晶格光子晶体进行研究,采用时域有限差分法,对其进行模拟计算,得到多种情况下光子晶体的透射系数与入射光频率的关系曲线.结果表明,在这种组合结构的光子晶体中,可以得到从低频到高频的组合宽带隙,从而达到在更宽范围内控制电磁波传播的目的;包层介质柱外半径的变化对带隙的宽度影响较大;包层介质柱的内半径的大小、内柱和中间夹层的介电常数对带隙宽度没有影响,但是对带隙内的缺陷模有明显的影响.由此可以根据实际需要,通过调节此种光子晶体的结构参量制作极窄带通的滤波器和光开关等.     

太赫兹波段正方晶格二维光子晶体传输特性的研究

应用平面波展开法研究太赫兹波段正方晶格二维光子晶体的传输特性,数值模拟得到了太赫兹波段圆柱组成正方晶格二维光子晶体的带隙变化和能态密度的分布规律,根据计算结果设计了（0.485~0.503）THz波段的滤波器。并且分析了当圆柱发生微小改变形成椭圆柱正方晶格二维光子晶体时的带隙特性,研究结果为太赫兹器件的开发提供了理论依据。