结构参数对二维光子晶体波导慢光特性的影响

为了设计具有更好慢光特性的光子晶体结构,分析了结构参数对光子晶体线缺陷波导结构慢光特性的影响. 通过改变缺陷柱的位置和大小,用平面波展开法(PWE)分析了导模频率和群速度及色散. 分析结果表明,缺陷柱的大小和介电常数的变化对导模的慢光值影响更大,而缺陷柱位置的变化则能优化慢光的群速度色散特性. 根据结论,通过对波导结构进行针对性调整,可得到具有更好慢光特性的新型光子晶体结构.     

基于光子晶体波导的宽带低色散慢光特性研究

针对慢光较大的带宽和较小的群速度色散难以同时存在的问题,本文对线缺陷眼形空气孔光子晶体波导进行研究。为实现光子晶体波导宽带、低色散慢光传输,对于二维三角晶格线缺陷空气孔散射元光子晶体波导,利用眼形孔代替线缺陷两侧的第一排圆形空气孔,并调节圆形空气孔半径,调整眼形孔形状、尺寸和位置,获得了低色散的宽带慢光,同时采用平面波展开法进行数值分析。分析结果表明,在平均群折射率值变化为±10%的慢光线性区域,获得的归一化延迟带宽积最大值可以达到0.366,而线缺陷波导获得的最大带宽为22.5nm,最小群速度色散为2.54ps2/mm,最高群折射率数可以达到33.5。本研究结构简单,易于集成,在信号处理和数据缓存方面具有较好的应用价值。     

波包在介质中运动时的群速度及相速度

首先讨论了群速度和相速度的概念及其求解方法，然后求出了波包在介质中运动时的群速度和相速度     

跳频光码分多址系统中的群速度失配效应分析

分析了采用布喇格光纤光栅的FH-OCDMA系统中不同群速度失配的光纤信道对系统性能的影响. 群速度失配造成的光脉冲位置偏移, 在没有补偿措施的情况下, 普通单模光纤不适于现有的FH-OCDMA系统. 提出了解决多波长群速度失配问题的补偿方案.     

直流有效折射率的变化对光纤Bragg光栅慢光的影响

运用数值计算的方法研究了直流有效折射率的变化对光纤Bragg光栅慢光的影响,并重点分析了优化后的慢光特性.结果表明:随着直流有效折射率变化的增大其慢光时延量不断增大,增长的幅度也在增大;慢光峰值波长产生红移,移动的距离不断增大;一定带宽的谐振峰两边的旁瓣加强;同时慢光谱的谱宽也增加;优化参数后在直流有效折射率的变化为0.004处得到了群速度为c/98的慢光,且慢光谱中心频率的右侧边带产生了很大的振动.     

声学各向异性介质中的S波

声学VTI介质是人为定义横波在对称轴方向的速度‰的一种模型。传统理论认为当V50=0时可以消除横波能量。论证声学VTI介质的存在,并讨论其特殊的性质,可以看到在声学VTI介质中SV波的相速度和群速度并不是恒为零。用高阶交错网格有限差分方法对不同的声学VTI介质模型进行全波场模拟,同时计算‰取不同值时的群速度和相速度x、z分量。通过对比分析得出波现象：SV波在垂直方向传播时其极化方向是平行于P波传播方向的;由于邻近方向能量的聚集,在对称轴附近SV波的振幅会有较大的值;P波和SV波的群速度的值在某些方向上可以很接近甚至相等。     

关于超光速的一种准确表述

从两个相对运动坐标系的速度变换关系,说明了一切实物粒子与场超光速的不可实现性,揭示了爱因斯坦狭义相对论的一个隐含内容。然后从色散介质中相速度与群速度的关系,讨论了相速度和群速度超光速的可能性。从而给出了关于超光速问题的一个较为准确的表述。     

关于超光速的一种准确表述

从两个相对运动坐标系的速度变换关系,说明了一切实物粒子与场超光速的不可实现性,揭示了爱因斯坦狭义相对论的一个隐含内容。然后从色散介质中相速度与群速度的关系,讨论了相速度和群速度超光速的可能性。从而给出了关于超光速问题的一个较为准确的表述。     

孤子在非线性介质界面的反射与透射

采用电磁场的边界条件,分析了一阶孤子垂直入射非线性介质界面时的反射及透射行为.结果表明:对于一定脉冲宽度的入射孤子,只有两介质的群速度等参数满足一定条件时,才能得到反射和透射孤子.     

能量速度与相速之间关系的讨论

Brillouin于1932年引出了能量传输速度的概念。1947年Rytov在波包群速度概念的基础上，证明了在无吸收介质中群速度与能量传播速度之间的关系。本文对能量传播速度公式中的平均能量密度及能量平均通量密度用瞬时物理量来代替，从而把能量速度的概念推广到包括静电磁场在内的普遍情况。另一方面，考虑到电场和磁场是电磁张量的不同分量，认为存在这样一种坐标变换：即原坐标系中有能量速度，而在新坐标系中无能量速度。本文具体地找到了这样一种变换，且证明了在无吸收介质中上述新旧两个坐标系之间的相对速度就是能量速度。由能量速度与相速之间的关系说明了能量速度是区别于相速、群速的更一般的物理概念。对于它的深入研究有助于了解各种复杂电磁场问题中能量的传输机理。     

高斯波包在截止波导中的传播

分析了电磁波传播时的超光速群速。对高斯波包在分段填充不同介质的波导中的传播情况进行了数值模拟,得到高斯波包通过截止区的群速和能速,并对其中涉及到的"超光速"问题作了一定的分析。通过模拟得出,在一定的截止区长度范围内和一定工作频率范围内,群速超过光速;并得到,波包的能量传播速度(能速)始终不会超过光速。     

电领域群速超光速的特性实验

探讨了电信号在阻抗周期失配的类光子晶体结构中的群速超光速传播问题。比较了在电领域出现群速超光速情况下与正常光速下的各种区别,发现了群速超光速的速度是很不稳定的。一旦出现了群速超光速,速度是不断变化的,群速超光速情况下的群速度会受传输路径、温度、传输信号的幅度、阻抗变化等稳定度的影响,和正常传输时的情况是完全不同的。测得的群速超光速是一个不断起伏变化的值。就这点来看,目前很难确定其应用的价值。群速超光速已经被不同的研究者在光和电的领域发现。用实验证明了群速超光速是一种不稳定的自然现象。通常情况下,光和电磁信号以正常的速度传递时,该速度不会受到传播路径的长度、温度、时间、负载、传播信号的幅度、调制信号的频率等因素的影响。     

同质位错缺陷二维声子晶体带隙结构及传导模的研究

为了研究声子晶体因缺陷而产生的声波导问题,提出了同质位错缺陷模型.以二维铝圆柱/空气体系正方格子声子晶体为研究对象,采用平面波法结合超元胞的方法研究了声子晶体同质位错结的传导模.结果表明,横向位错效应与线缺陷相似,它可以使处于禁带频率范围内的声波沿位错通道进行传播,形成声波导;纵向位错效应由于其对称性而类似于点缺陷,界面两边3个最接近的"格子"形成腔,因而能够产生局域模.横向位错距离和纵向位错距离的大小将影响传导模的位置和数量.     

二维复合三角格子光子晶体FDTD带隙结构分析

设计一种二维复合三角晶格结构光子晶体,采用时域有限差分法数值计算了这种光子晶体的带隙结构。计算结果表明,介质圆柱在空气中按复合三角形排列存在E偏振和M偏振模完全重叠的光子带隙区,即具有绝对光子带隙。绝对光子带隙的宽度与介质柱的介电常数有关,介电常数差越显著越有     

非线性介质传输矩阵算法研究双稳态特性

研究了一维非线性介质的传输矩阵算法,并对色散型缺陷层的一维光子晶体的光学双稳态特性进行了模拟.研究表明,该方法可以精确地模拟一维非线性介质的传输行为,很方便地给出一维光子晶体的光学双稳态特性.     

非线性介质传输矩阵算法研究双稳态特性

研究了一维非线性介质的传输矩阵算法,并对色散型缺陷层的一维光子晶体的光学双稳态特性进行了模拟。研究表明,该方法可以精确地模拟一维非线性介质的传输行为,很方便地给出一维光子晶体的光学双稳态特性。     

平板光子晶体的禁带特性分析

利用时域有限差分法研究了平板光子晶体的禁带特性。通过模拟仿真得出,随着棒结构和孔结构的平板光子晶体厚度的增加,其禁带宽度先增大后减小,存在最大值。对于棒结构的平板光子晶体来说,随着介质柱的半径的增大,禁带宽度逐渐减小。而对于孔结构的平板光子晶体来说,随着孔的半径的增大,禁带宽度逐渐增加。     

带隙型光子晶体光纤及其分析方法

光子晶体光纤是近年来出现的一种新型光纤,其特点是包层排列有规则或随机分布的波长量级的空气孔。包层中的微结构使得光子晶体光纤能够呈现出许多传统光纤不具备的特性,其在光通信领域具有极大的应用前景。文章从光子晶体的概念出发,概述了光子晶体的特征,通过引入光子晶体光纤的概念,介绍了光子带隙型与全内反射型光子晶体光纤的基本结构及导光原理。同时文章简要分析了带隙型光子晶体光纤的各种主要理论研究方法,并对其做出了相应的评价。     

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.