对称型正负交替-维光子晶体超窄带滤波器

构造了（AB）N1（BA）心对称型正负折射率交替一维光子晶体,并利用传输矩阵法进行数值模拟,研究了这种正负折射率交替-维光子晶体的能带结构与各参数之间的关系。结果表明：当两种材料的光学厚度相同时,该结构光子晶体比传统的光子晶体的带隙大得多,且在主禁带内有极窄的透射带。并利用此透射带,设计了一种在红外波段1550nm窗口3dB带宽可以做到0．000001nm以下,窗口内透过率接近100％的超窄带滤波器。该结构的光子晶体可以用作超窄带滤波器,有望在光通信超密集波分复用系统中获得广泛应用。     

负折射激活介质一维光子晶体超窄带滤波器研究

把一维时域有限差分方法用于可见光区一维光子晶体超窄带滤波设计研究,首先适当选择完整的一维二元光子晶体参数找到可见光区中的禁带,然后在完整一维光子晶体中间引入缺陷层可得到在某一波长出现超窄通带.进一步研究缺陷层参数物理厚度、折射率对超窄带的位置、透过率的调节,数值结果表明当缺陷层用无损介质时超窄通带的中心波长与缺陷层物理厚度、折射率有很大关系,透过率与它们关系不大.当介质是有损或激活介质时超窄通带的中心波长与介质折射率虚部消光系数、激活系数大小无关,消光系数越大透过率越小,激活系数与透过率没有线性关系但有最大值出现,当缺陷层介质是负折射材料时折射率数值在一定范围内取值同样会出现窄带滤波特性,折射率数值绝对值较大时在可见光区禁带中会出现多个透过峰.     

一维光子晶体的对称缺陷模特性

基于介质薄膜理论,设计了含对称缺陷的一维光子晶体结构,用传输矩阵法研究了该对称缺陷晶体的带结构及缺陷模的变化特点。结果显示,随缺陷层个数增大,缺陷模的峰值会增大,宽度会变窄;随缺陷层厚度增大,缺陷模会向长波方向移动,在一定厚度下会出现多缺陷模特点。随周期单元个数变大,缺陷模个数会减少,最终获得一窄带缺陷模。随周期单元厚度增大,禁带宽度明显变宽,缺陷模会变宽并出现右移特性。这些结果对设计新型光子晶体器件有着重要意义,如实现光波滤波器的可控选频、频带缩放功能等。     

用于气体传感的一维光子晶体窄带红外发射光源

基于有限一维光子晶体表面电磁波理论,以探测CO_2为例,设计了一个中心波长为4.23μm,发射率大于99%,发射谱线半高宽FWHM=49.9nm的窄带准相干红外发射光源.采用传输矩阵方法对这种光源进行了理论分析,并用时域有限差分(FDTD)方法对器件垂直入射时的反射谱和稳态电场分布进行了数值仿真,仿真光谱特征和理论计算得到的结果吻合,证明了这种窄带红外发射光源的可行性.     

波分复用各向异性光子晶体滤波器

从光子晶体的光子频率禁带特性出发，提出了用两个或两个以上的各向异性周期结构光子晶体叠加在一起，形成叠层结构光子晶体，以获得窄带滤波特性的设想；利用光学传输矩阵法研究了这种结构的光子晶体，分析了在不同入射角和折射率条件下，该周期结构的透射和偏振的光学特性。分析表明，各向异性光子晶体在折射率比值较大或与高折射率各向同性介质结合使用，可以获得较窄的通带，从而实现滤波。数值模拟的结果也证实了上述构思的正确性。     

镜像耦合一维光子晶体窄带滤波器设计研究

文章提出准周期一维光子晶体的概念,把一维时域有限差分方法用于一维二元准周期光子晶体构成镜像耦合结构的窄带滤波特性设计研究.数值结果表明,用此结构能实现窄带滤波.进一步研究表明,要实现同一波长的滤波,在其他条件不变时,耦合层的折射率越大,则镜像耦合层厚度越小;在耦合层介质一定时,耦合层厚度决定窄带的位置与带宽;在其他条件一定时,入射角大小决定窄带的位置,入射角度越大,窄带位置越向短波方向移动.     

一维缺陷光子晶体增益平坦滤波器

运用光学传输矩阵理论,计算了带有缺陷层的一维光子晶体的反射谱。结果表明,其缺陷峰的形状可以由所设计的一维光子晶体的参数而唯一确定。由此设计了级联的带有缺陷层的一维光子晶体滤波器,在1530~1560nm范围内对EDFA的增益进行平坦,且不平坦度为±0.6dB。     

对称结构的一维三元光子晶体滤波特性的研究

构造了形如(AB)N1(BA)N2的具有对称结构的一维三元光子晶体,并利用光子晶体的传输矩阵法进行了数值计算.发现这种对称结构的光子晶体透射谱中主禁带内存在极窄的单透射峰,与在这种对称结构的光子晶体中引入一定尺寸范围的缺陷层有相似的效果,并分析了这种光子晶体主禁带内的透射峰位置λ,起始位置λ1和终止位置λ2随所取周期数Ni(i=1,2)、折射率nj(j=1,2,3)和厚度a、b、c的变化规律,得出在小范围内可以近似认为它们均成线性变化和N1=N2=7为理论最优化周期数的结论.利用这些性质在一束波长范围在2280～2396 nm的混合光中,用折射率n1为1.378、厚度a为159 nm的氟化镁,折射率n2为2.356、厚度b为200 nm.的硫化锌,以及折射率n3为4.100、厚度c为400 nm的碲化铅为光子晶体材料,通过调节参数变化,提取出了需要的波长为2351 nm的光,滤波效果很好.     

2种不同结构的1维光子晶体窄带滤波器北大核心CSCD

随着光通信技术的发展,滤波器在光的波分复用技术中具有举足轻重的作用。但是,传统滤波器存在尺寸大、滤波性能差、制备较复杂的问题。对此本文设计了2种形如(AB)^(N)B^(M)(AB)^(N)、(AB)^(N)(BA)^(N)结构的1维光子晶体窄带滤波器,并利用传输矩阵法对这两种光子晶体滤波器进行了计算,针对其光子禁带和滤波性能进行了分析,在优化结构设计的基础上探究了不同参数对于滤波性能的影响。结果表明:1维叠层缺陷型光子晶体窄带滤波器和1维镜像型光子晶体窄带滤波器在一定的波长范围内,均可以获得一个较窄的透过带,叠层缺陷型光子晶体窄带透射率接近99%,镜像型光子晶体窄带透射率为96%,滤波性能优异,能够满足窄带滤波技术的要求,并有望在光波分复用技术中获得广泛的应用。     

一种光子晶体滤波器的设计

设计了一种由TiO2和SiO2两种介质构成的对称式光子晶体,并在考虑色散关系的基础上,利用传输矩阵法,计算了该光子晶体的透射谱。结果表明:当入射角θ≤30°时,在0.8~1.2ν/ν0的频率范围内只有一个半宽度较窄、透射率为1的透射峰。入射角增加,透射峰中心频率发生蓝移,峰值保持不变,半宽度变化很小。与之对应的光子晶体滤波器具有极好的透射性、良好的单色性和较好的角度宽容性,特别适合小角度入射的情况。     

用一维多元光子晶体实现光学梳状滤波的数值研究

把传输矩阵方法推广应用于研究一维多元光子晶体实现光学梳状滤波.数值结果指出,要实现光学梳状滤波,首先要找到合适的组元个数,并通过调节组元位置和厚度找到所需要的禁带中心位置与宽度;其次根据梳状滤波的梳齿数目、位置和透过率等具体要求,通过调节缺陷组数、缺陷组相对位置、缺陷组各组元厚度而达到梳状滤波设计的目的.     

正负折射率的一维圆形受限光子晶体特性研究

对正负折射率材料构成的一维光子晶体,在横向圆形受限的条件下,推出了光波在其中传播时模式所满足的条件,并利用特征矩阵法研究了正负折射率绝对值相同时,光波在不同模式和不同介质厚度可见光能实现透射波和零反射。正负折射率绝对值不等时,得出介质厚度为半波长时透射波出现在中心波长处;随着模式数即入射角增大,透射波曲线向短波方向移动;介质折射率差的绝对值越大、周期数增加都使透射波谱宽度变窄。     

二维光子晶体窄带滤波器研究

由于光子晶体存在带隙,只要在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,那么原来处于禁带处特定波长的光也能沿着形成的波导传播,从而该光子晶体就具备了滤波的功能,再在线型波导的一侧设计个点缺陷,利用时域有限差分法分析发现,在缺陷处耦合出来的光不仅仅光强增大了,而且半高宽也变小了,这就与窄带滤波器的功能十分吻合。此外,只要根据光子晶体的晶格常数和椭圆介质柱的半径与窄带滤波器的中心波长关系,通过调整光子晶体的晶格常数和介质柱的半径,就可以改变窄带滤波器的中心波长。     

可调谐声子晶体滤波器的设计

推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,研究了一维掺杂声子晶体的缺陷模随杂质厚度和声子晶体的声阻抗的变化特征。设计出能很好地满足设计要求,滤波通道的频率半高宽的可调范围在4~18 Hz,滤波通道的频率可调范围达1 750 Hz的可调谐一维声子晶体滤波器。     

光在一维光子晶体中的传播特性分析

利用转移矩阵法分析具有线性和非线性缺陷层的一维光子晶体的传递函数并进行了数值模拟。由于缺陷层对周期性介质层的周期性破坏,带隙中产生了缺陷模。通过模拟仿真的结果,发现多缺陷层和非线性层都能够使带隙展宽,变得更加平坦。相比较之下,非线性层缺陷对带隙的作用更加强烈。     

用于DWDM的一类光子晶体滤波器

用转移矩阵法模拟计算了通过2组不同禁带的光子晶体级联构成的窄带滤波器的光学特性，设计了信道间隔为0．80nm和0．08nm的密集波分复用（DWDM）光子晶体滤波器。模拟结果表明，这种滤波器的透射特性几乎不受滤波器两边折射率的影响，既可生长在光纤的一端，也可植入光纤内部，还可直接在空气环境中使用，使滤波系统简单、轻便。