一维含缺陷光子晶体异质结构的电磁传输性质

利用传输矩阵方法研究了一维含有缺陷的光子晶体异质结构的电磁传输性质.结果表明,由两种正常材料组成的一维光子晶体异质结构,由于光子局域特性,会在光子带隙内出现缺陷模.当在此异质结构界面引入一种正常材料作为缺陷层时,缺陷模的频率随着缺陷层厚度的增加向低频移动;缺陷模的电磁场在光子晶体异质结构界面和缺陷处具有很强的局域性.而当引入一磁单负材料作为缺陷时,发现此种缺陷型异质结构会出现"双模特性",两缺陷模的频率及频率间隔可以通过改变负磁导率材料缺陷层的厚度来调节,而两缺陷模的电场在光子晶体与单负材料的界面分别出现很强局域特性.这些缺陷模性质将在可调的滤波器中具有潜在的应用价值.     

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.     

基于光子晶体的偏振正交双色激光器谐振腔(英文)

利用4×4传输矩阵法,研究具有各向异性缺陷层的一维光子晶体的传输特性,指出利用该结构产生偏振正交双色缺陷模的原理,创建对偏振正交双色模间隔进行调控的方法.基于对各向异性缺陷层掺杂增益物质,研究了获得等增益偏振正交双色缺陷模的方法和条件,为两正交缺陷模在光子晶体激光器中避免模式竞争,获得双模同时谐振提供了理论指导.设计出工作在通信波长1.55μm附近的微尺寸、可调谐超大频差(0～199.8 GHz)的偏振正交双色光子晶体激光器谐振腔.     

二维正方晶格光控太赫兹波调制器

提出了一种基于二维正方晶格光子晶体的光控太赫兹波调制器.该光子晶体调制器采用线缺陷和点缺陷组合的结构,通过在点缺陷处填充非线性介质砷化镓,使其成为光控可调谐光子晶体.当没有外加泵浦光时,点缺陷处存在缺陷模;当在缺陷处加一定光强和波长的光波时,缺陷处的缺陷模消失.基于这种机制,此器件可实现对某一波长的太赫兹波实现通、断调...     

含负折射率介质一维光子晶体的缺陷模热辐射特性

为了得到高品质的热辐射源,提出一种由附着在SiC基底上含负折射率介质的光子晶体构成的新型热辐射源,在光子晶体中插入一个缺陷层,缺陷层的禁带的波长范围被调节到与SiC吸收带的波长范围基本重合;利用传输矩阵方法分析该辐射源的热辐射特性.结果表明:该结构只能辐射与禁带的缺陷模波长相等的光波,在很窄的波长范围及特定的方向上表现非常尖锐的辐射峰.辐射峰具有较好的时间相干性和空间相干性,对入射角度偏振及光子晶体的尺度因子等不敏感,具有较高的品质因子.     

三种缺陷态光子晶体的比较研究

利用光学传输矩阵法对3种基于均匀结构光子晶体的一维缺陷态光子晶体进行了比较研究.研究发现,对于每种结构,当缺陷介质层厚度变大时,缺陷模中心波长向长波区移动,且缺陷模式的带宽随之增加,当缺陷层介质厚度增加到一定数值时会出现多个缺陷模.对于缺陷层两侧为高折射率介质层的结构一和结构三,缺陷模波长与缺陷层厚度呈非线性比例增加关系;对于缺陷层两侧为低折射率介质层的结构二,缺陷模波长与缺陷层厚度呈线性比例增加关系.对于结构一和结构三,在特定的中间缺陷层厚度时光子禁带区内的缺陷模会消失,而对于结构二,禁带区域内始终存在缺陷模式.     

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。     

含空气小孔芯光子晶体光纤的色散特性研究(英文)

利用有限元法研究纤芯含有空气孔缺陷光子晶体光纤的色散特性.结果表明,引入空气孔缺陷可增加波导色散作用,改变色散曲线斜率;当空气孔缺陷的直径增加时,色散曲线将会下移,因此通过适当选择小孔直径,可实现色散平坦的光子晶体光纤.光纤的零色散波长可通过改变光纤的包层空气孔占空比和小孔缺陷在纤芯中的位置而改变.该调节光子晶体光纤色散的方法对用于超连续谱的产生具有借鉴意义.     

单负材料一维光子晶体的带隙和局域模特性

利用传输矩阵法研究了由两种单负材料构成的一维周期性结构的透射谱.研究发现,单负材料光子晶体中存在着一个特殊的禁带,禁带宽度取决于两种单负材料的厚度比,而与晶格常数、入射角无关.在光子晶体中引入缺陷,可以在禁带中出现局域模.随着缺陷层厚度的增加,局域模向低频方向移动.随着入射角的增大,局域模会发生改变.在一定条件下,可以...     

任意散射体二维声子晶体的带结构计算方法

通过将二维任意形状散射体的声子晶体单元离散化,采用数值积分的方法,解决了其结构函数求解中的积分问题,从而改进了现有的平面波算法,使之能够计算二维任意单元结构正方晶格声子晶体的带结构.通过对比采用传统的以及本文中改进的平面波算法分别计算得到的规则单元结构声子晶体的带结构,验证了文中算法的正确性.采用文中改进的平面波算法,可方便地对二维声子晶体的单元结构进行拓扑优化,从而改进其带隙特性.     

The effects of point defects on transmission coefficients in two-dimensional piezoelectric phononic crystals

Based on finite-difference time-domain(FDTD) method,the wave propagation and localization in two-dimensional defect-containing piezoelectric phononic crystals are investigated when the mechanical-electrical coupling is taken into account.The characteristics of localized defect modes are studied,and the effects of the number and direction of defects on the defect modes and transmission coefficients are discussed.Numerical results of defect modes and transmission coefficients are presented for BaTiO3/polymer piezocomposite,and from which we can see that the number and direction of defects have pronounced effects on the defect modes and transmission coefficients.The results also show the existence of elastic wave localization in piezoelectric phononic crystals containing defects.     

向列相液晶中向错环的稳定性研究

利用映射方法研究了向列相液晶中向错环的稳定性,通过计算向错环的自由能,得出向错环有一个稳定半径,并且这个稳定半径随着鞍形展曲常数的不同而改变,当k24>0.88k时,向错环将转变为向错点.     

利用聚苯乙烯微球制备规整的Si纳米线结构的研究

聚苯乙烯微球(PS)掩模板技术具有操作简单、成本低廉、制备面积大、可精确控制周期结构参数等优点,广泛应用于光子晶体、超材料、超表面等纳米量级二维阵列的结构器件。采用了一项新兴的技术利用聚苯乙烯微球制备硅纳米线结构。主要研究了基于自组装技术在不同实验参数的情况下,对聚苯乙烯微球掩模板规整度的影响。结果表明,采用铺展剂水与乙醇1∶2的配比、表面活性剂4wt%的浓度、静置平衡2分钟后再提拉、用塑料滴管滴加纳米球悬浊液可以制备出大面积规整排列的单层聚苯乙烯微球掩模板,进而得到了规整的硅纳米线结构。     

THz光子晶体天线仿真与设计

在THz频段喇叭天线的口径面上加装金属面, 金属面上环绕天线口径排布金属圆柱构成光子晶体, 利用光子晶体带隙可以抑制表面波的特性, 建立了THz光子晶体天线的物理模型. 采用电磁仿真软件优化设计了一个新型的THz光子晶体天线, 该天线工作频率为30GHz, 最大增益为17.6dB. 与传统的喇叭天线相比, 其增益变大, 主瓣变窄, 背瓣减弱, 方向性得到了较大的改进.     

二维硅柱子光子晶体中的负折射及亚波长成像

在空气中放置三角格子硅柱子,构造了一种二维晶格结构．通过等频图分析及FDTD模拟,证明该晶格结构存在一个有效折射率为-1的频率．利用该晶格结构,设计了一个能形成一个非近场的像的超透镜．进一步的研究证明由该晶格结构构成的超透镜还具有亚波长成像的能力．     

双光子激光器和双光子光学双稳态的统一理论

本文应用Haken的量子理论统一处理了双光子激光器和双光子光学双稳态,导出了光场服从的Fokker—Planck方程,得到了双光子激光器和双光子光学双稳态的统一解,并分析了输出光场对输入光场或泵浦参量所呈现出的两个稳态不是同等稳定的。事实上,系统可能以亚稳态存在。     

一种基于恒光程的二维小角度测量系统

大多数光电自准直仪在非恒光程的精密测量中,光电接收器件所接收到的光斑形状随接收位置的变化而变化,导致信号接收误差,设计了一种新型的光路系统,以保持激光束光路的光程恒定,使接收光斑形状的稳定.采用这种系统实现二维小角度的测量,可实现对阿贝误差的实时动态补偿.