有限周期含负折射率光子晶体的全反射隧穿效应

为了研究一维有限周期含负折射率光子晶体的全反射隧穿效应,利用传输矩阵法计算了TE波和TM波在大于全反射角入射一维有限周期含负折射率光子晶体的透射率。得出了一维有限周期含负折射率光子晶体中TE波和TM波的全反射隧穿峰的频率随入射角的变化特性、全反射隧穿峰的频率随负折射材料厚度的变化特性、全反射隧穿峰数随周期数的变化特性。发现了有限周期含负折射率光子晶体的全反射隧穿效应与普通光子晶体的全反射隧穿效应的不同之处。     

无限周期正负折射率光子晶体的全反射隧穿效应

为了研究一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体中光的全反射隧穿效应,利用色散法计算了TE波和TM波在大于全反射角入射一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体的色散函数。得出了一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体中TE波和TM波的全反射隧穿导带的频率随入射角的变化特性、全反射隧穿导带的频率随负折射材料厚度的变化特性。     

负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体缺陷模特性

本文提出了负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体结构,利用传输矩阵的方法给出了TE波和TM波的透射率,结果表明在TE波中出现两个及多个缺陷模,TM波存在单缺陷模,两种偏振状态不同的透射波的缺陷模能分开,得出了光通过负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体后TE波和TM波随入射角的变化特性、随缺陷层厚度的的变化特性。这些特性用于光子晶体多通滤波、光子晶体偏振和激光谐振腔等器件的设计具有重要意义。     

一维sinc函数型光子晶体塔姆态的带隙研究

应用传输矩阵法推导得到横磁波(TM)波斜入射到一维sinc函数型光子晶体时的反射系数、透射系数和电场、磁场表示式,在此基础上对由两个半有限光子晶体组成的异质结进行了细致全面的数值计算与分析,结果表明该异质结两侧的半有限光子晶体相当于负介电常数材料与负磁导率材料,满足匹配条件时塔姆态出现;通过减小两种介质层的光学厚度之比可以显著加宽横磁波(TM波)和横电波(TE波)的第一禁带宽度,同时第一禁带位置蓝移;当两种介质层折射率以相同倍率增大时,TM波和TE波的第一禁带宽度变化趋势相反,前者逐渐变宽,后者收缩变窄,第一禁带位置均发生红移;周期数和入射角对该异质结透射谱也有显著影响。     

含负折射率光子晶体缺陷模偏振态的吸收特性

为了研究含负折射率掺杂光子晶体各缺陷模偏振态的吸收特性,引入复折射率并利用光学特征矩阵法进行分析,结果表明：杂质的消光系数对TE波和TM波的缺陷模均有影响,但对TE波的影响更为明显;当消光系数一定时,对TE波而言,中心波长相对较大的两个缺陷模透射峰值均随入射角的增加而迅速减小,而TM波的三个缺陷模透射峰均随入射角的增加而增加。利用这一特性可以设计双（多）通道光子晶体偏振滤波器。     

含单负材料一维光子晶体的偏振特性

利用传输矩阵法,讨论了由单负材料组成的光子晶体的偏振特性.结果表明:垂直入射时,TE模和TM模的透射谱完全相同.当入射角θ增加时,两模的透射谱均向短波方向移动,禁带的宽度增加,且TE模的变化大于TM模的.入射角越大,变化越明显.光子晶体的周期数N增加时,准禁带底部逐步降低,宽度稍有变窄,禁带的位置和宽度均保持不变.但位...     

一维含单负材料光子晶体塔姆态的偏振特征

用磁单负材料A 和电单负材料B 组成了（ABBA）N 型一维光子晶体,利用传输矩阵法计算表明:在4 500~7 500 nm 间出现了3 个塔姆态。这些塔姆态有如下特性:入射角增加,其透射率不变,但半峰全宽度变窄,位置发生蓝移;在同一入射角时,TM 波塔姆态的蓝移量大于TE 波的。两介质的几何厚度同时增加时,TE 波和TM 波塔姆态的透射率和半峰全宽度均保持不变,但其位置都发生了红移。A 介质的介电常数A增加, TE 波和TM 波塔姆态的透射率均保持不变,但位置都发生了红移,其半峰全宽度都是先变窄再变宽。     

平板光子晶体的全反射遂穿及其偏振特性

为了研究1维平板光子晶体的全反射隧穿效应,采用传输矩阵法进行了TE波和TM波大于全反射角入射1维平板光子晶体时所产生的全反射隧穿效应及其偏振特性的研究。结果表明,TE波和TM波的全反射隧穿峰的频率随平板厚度的增加向低频方向移动;全反射隧穿峰的频率随光子晶体的周期光学厚度的增加而减少。这一结果对认识光子晶体的传输特性是有帮助的。     

无限周期光子晶体全反射隧穿效应的色散研究

利用色散法研究了TE波和TM波在大于全反射角入射一维无限周期光子晶体的全反射隧穿特性.结果发现了一维无限周期光子晶体中的全反射隧穿效应.得出了TE波和TM波的全反射隧穿导带随入射角的变化规律,TE波和TM波的全反射隧穿导带随周期光学厚度的变化规律.     

一维多层掺杂光子晶体缺陷模的偏振特性

为了研究多层掺杂对一维光子晶体缺陷模偏振特性的影响,采用特征矩阵法计算了一维光子晶体双层掺杂和三层掺杂情况下缺陷模的偏振特征.结果表明:双层掺杂时,TE波和TM波都出现了两个缺陷模,两个缺陷模随入射角的增加向短波方向移动,TE波的两个缺陷模随入射角的增加而减弱,而TM波的两个缺陷模随入射角的增加而增强.三层掺杂时,TE波和TM波也都出现了两个缺陷模,但比两层掺杂的缺陷模要弱,TE波和TM波的两个缺陷模随入射角的变化特征与双层掺杂的情况相似.     

含单负材料对称型一维光子晶体隧穿模的特性

构造了由电单负材料A和磁单负材料B组成的(AB)N(BA)N型一维光子晶体,利用传输矩阵法进行了数值计算。结果表明:其带隙中出现了一隧穿模。此隧穿模具有如下特征:入射角增加,隧穿模向短波方向移动,且其半峰全宽变窄,入射角越大,变化越明显;介质层的几何厚增加,隧穿模向长波方向移动,且移动量和介质厚度的增量间存在线性关系;A介质的介电常数A或B介质的磁导率B增加,隧穿模向长波方向移动,移动量与A或B的增量呈非线性关系,但A越大或B越小,隧穿模的半峰全宽度越窄。上述参数变化时,隧穿模的透射率始终保持为1。     

一种基于光子晶体的中远红外双波段兼容伪装材料

光子晶体作为一种新型人工结构功能材料,基于其光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。选择红外波段透明的薄膜材料A、B,设计出在中远红外波段具有高反射禁带的光子晶体,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了反射光谱。通过构造异质结构光子晶体,实现了光子带隙的展宽,该结构光子晶体基本上实现了中远红外双波段的高反射,在2.94~5.06μm和7.66~11.98μm波段的光谱反射率接近为1;在2.91~5.12μm和7.62~12.29μm波段的光谱反射率大于95%,较好地满足了中远红外双波段兼容伪装的要求。倾斜入射时光子晶体的TM波和TE波的反射光谱是不同的,随着入射角度的增加,TM波的带隙逐渐变窄,而TE波的带隙逐渐变宽。     

Photonic Band Gap in Two-Dimensional Anisotropic Photonic Crystal with Rectangular Bars

Photonic band gap (PBG) in two-dimensional (2D) anisotropic photonic crystal (PC) constructed of rectangular bars has been numerically studied by using Transfer Matrix Method (TMM). The results show that the PBG is bounded by the lower band edge of TE wave and the upper band edge of TM wave. Its width simply increases with increasing of shape parameter α. It reaches a maximum value as the structure degenerates into its 1D counterpart, due to the complete overlapping of gaps in TE and TM waves. The anisotropy in PC structure results in the transmission anisotropic property. One can design the PBG structures in different incident directions to match their application demand.     

入射角度对一维光子晶体禁带的调制研究

利用特征矩阵法,分别研究了不同偏振方式的波入射到光子晶体时,光子晶体的禁带随入射角度的变化.结果表明:不论是TM波入射还是TE波入射,随着入射角度的增大,光子晶体的带隙都向短波方向移动;TM波入射时,光子晶体的带隙随入射角度的增大而减小,而以TE波入射光子晶体时,随着入射角度的增大,光子晶体的带隙逐渐增大.     

杂质吸收对光子晶体缺陷模偏振态的影响

引入复折射率并利用特征矩阵法,研究了杂质的吸收对TE波和TM波缺陷模透射峰的影响.得出:杂质的消光系数对TE波和TM波的缺陷模透射峰都有显著的影响,但对TE波缺陷模的影响比对TM波缺陷模的影响更为明显.当消光系数一定时,TE波的缺陷模透射峰随入射角的增大而迅速减小,而TM波的缺陷模透射峰随入射角的增大而增大.利用这一特性可以设计光子晶体偏振滤波器.     

三层单负材料为周期单元对称型一维光子晶体的频率特性

应用传输矩阵法研究了以三层单负材料为周期单元对称型一维光子晶体(ABC)M(CBA)M。结果表明,其带隙结构对入射角的敏感程度与光波的偏振性有关,TE波的高频通带会随着入射角的增大向中心频率移动,而TM波的带隙结构对入射角的变化不敏感。研究还发现各介质层厚度的变化对能带结构的影响规律不相同。当保持各介质层厚度比不变,成倍增大各介质层厚度,高、低频通带变窄并向中心频率移动,低频区通带首先消失。当改变各介质层厚度比时,若保持A、C层厚度不变,减小B层厚度,高、低频通带分别向两侧移动同时收缩变窄;若保持B层厚度不变,增大A、C层厚度,高、低频区通带同样变窄,低频区通带首先消失,带隙同样变宽。最后研究了该光子晶体的零有效相位带隙结构,发现其通带随晶格常数的增大逐渐向中心频率移动同时收缩变窄,这一特性可以用来设计单通道窄带零有效相位延迟滤波器。     

折射率正弦离散变化声子晶体中电磁波的偏振特性

利用特征矩阵法,计算了折射率按正弦规律离散变化的一维声子晶体中TE波和TM波的反射率随入射角变化的规律,得出: TE波和TM波的主禁带有相同的偏振特征,主禁带的入射角范围都较小,在0～0.11rad范围内.主禁带的品质随折射率峰值和周期数的增加而变好.反射波中不会出现"广义布儒斯特角"现象.     

复合周期特异介质光子晶体异质结的谐振模

一维异质结光子晶体包含两个基本单元结构,其中每个单元都由一种特异介质和常规介质层叠构成.利用传输矩阵法,通过数值模拟得出两种不同异质结光子晶体的透射谱.在1.0 ～ 10.0 GHz频率范围内,(AB)6(CD)4结构的透射谱中出现了三个光子带隙,但带隙中没有谐振模;而在(《AB)6(CD)4)2结构的透射谱中,在三个光子带隙内均出现谐振模.在第一带隙内,随着入射角的增大,TE波和TM波的谐振模数目均减少且谐振模发生频移.其中对于TE波,在2.40 GHz附近出现了全向谐振模.