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.     

〔A（BC）〕^m结构光子晶体光纤传输特性

通过引入缺陷和色散介质方法,调控光子的运动状态,研究一种〔A（BC）〕m结构负折射率光子晶体的TE波和TM波的传输特性和色散特性,得到两种模的色散特性随入射角变化而变化规律,并且其带隙比普通光子晶体的大,而透射带要窄。通过运用传统计算电磁场与电磁波传播的FDTD方法及PML边界条件来仿真〔A（BC）〕m结构光子晶体光纤...     

含负折射率介质光子晶体的斜角禁带

研究了由正负折射率介质交替排列构成的光子晶体的传输特性,负折射率材料(NIM)是有损耗的Drude色散媒质。研究发现,这类光子晶体具有零折射率带和传统的Bragg带,此外在NIM的折射率接近于零的频域还出现了一个新型的禁带——斜角带。该斜角带的位置与晶格参数无关,其带宽较小;在电磁波垂直入射时禁带消失,但随着入射角的增大禁带逐渐展宽,且TM模的带宽大于TE模。     

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.     

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。     

压缩六角格子[A(BC)]m结构光子晶体禁带特性

通过引入缺陷和色散介质方法,调控光子的运动状态,研究一种压缩[A(BC)]m结构负折射率光子晶体的TE波和TM波的传输特性和色散特性,研究发现两种模的禁带特性随入射角和色散介质折射率的变化而变化,并且其带隙比普通光子晶体的大,而透射带要窄,这为高品质低损耗的谐振腔、微波天线、透射光栅、光波导等新器件的研制提供理论依据.     

基于各向异性介质的多通道平顶偏振滤波器的设计

以含各向异性介质的中心对称膜层结构为对象,通过对光束入射角及各介质层结构参数的分析,设计了一种应用于密集波分复用(DWDM)系统的TM和TE偏振光均透射的平顶多通道偏振滤波器。给出了100GHz信道间隔的平顶偏振滤波器设计实例,其TM、TE偏振光的透射率均在99.999%以上,半高全宽(FWHM)分别为17.70GHz和19.14GHz,截止度分别约为35.74dB和33.40dB,且两偏振光的各透射窗口的中心频率均符合ITU-T标准。利用光学薄膜设计软件TFCalc对本文设计的结构进行了性能模拟,所得结果与利用传输矩阵法的理论结果几乎完全一致,验证设计此结构的可行性。最后,讨论了各介质膜层折射率对滤波器性能参数的影响。本文设计结构简单,用较少的膜层数就能实现高透射率的偏振滤波。     

含单负材料光子晶体隧穿模的偏振特性

为探讨含磁单负材料光子晶体的偏振特性,构造了由普通材料A(SiO2)和磁单负材料B组成的(AB)3(BA)3对称型一维光子晶体。数值计算结果表明,垂直入射时,原禁带的1 907 nm处出现了一个十分尖锐的隧穿模。对TE波,入射角增加、B介质的介电常数B或几何厚度减少时,禁带边缘蓝移,宽度变窄,隧穿模的透射率和半峰全宽保持不变,但其位置蓝移。上述3个参数分别变化时,TM波的透射谱及隧穿模的变化规律与TE波的相同,只是入射角增加时,TM波禁带长波边缘的蓝移量小于TE波的。隧穿模的这些偏振特性对高品质滤波器的设计具有指导意义。     

电磁波在正负折射率介质界面上的传输特性

为了研究负折射率介质这种新型复合材料的电磁性质，利用麦克斯韦电磁理论对电磁波在正、负折射率介质交界面上的反射和透射特性进行了分析。得到了Snell反射定律和折射定律，反射系数和透射系数随入射角的关系（Fresnel公式）。结果发现Snell反射定律和折射定律仍然适用。但折射线与入射线位于法线的同侧；不论是腰波还是TM波，当以某一入射角入射时，反射系数都有可能变为零。这些结果对于设计新型的电磁学和光学器件具有指导性的意义。     

入射偏振态偏离TE模对光纤AM CATV外调制发射机性能影响的研究

从理论上分析了入射到调制器的偏振态偏离ＴＥ模时对外调制光发射机组合二次失真（ＣＳＯ）和组合三次差拍（ＣＴＢ）的影响。得出在ＴＥ，ＴＭ模插入损耗相同时，传输５９个ＰＡＬ－Ｄ频道，在保证ＣＳＯ＝－７０ｄＢｃ时，偏离ＴＥ模的角度应小于６°。单频传输的实验结果和理论分析一致     

光子晶体缺陷模的偏振特性研究

为了了解光波在一维光子晶体的传输特性,利用传输矩阵方法进行了数值模拟,并研究了缺陷层厚度对缺陷模偏振特性的影响.结果表明,入射角的变化对光子晶体的禁带及缺陷模影响较大,它们都随入射角的增大向高频(短波)方向移动,s偏振的禁带宽度逐渐增宽而p偏振的禁带宽度变化不明显,p偏振的缺陷模频移较s偏振的稍大.随着入射角的增大,s偏振的缺陷模越来越细、品质因子逐渐增大,而p偏振的缺陷模变化趋势则刚好相反.     

Reflection and transmission at the surface of a chiral negative refractive medium

Electromagnetic fields at the surface of a chiral negative refraction medium (the chirality parameter is larger than the refractive index) are analyzed theoretically. For obtaining chirality parameter,the normalized reflected and transmitted powers as a function of the incident angle are given for the perpendicular (TE) and parallel (TM) polarized incident wave.Brewster angle and total internal reflection angle are discussed. Due to the negative refraction of one eigen-wave in the chiral medium, the reflection, transmission and Brewster angle characteristics are very different from those in the normal chiral medium.     

太赫兹波在二维正三角晶格金属光子晶体中的传输特性

运用频域有限元法研究了一种二维正三角晶格金属光子晶体在太赫兹波段的传输特性。该模型选取空气为背景材料,金属铜为介质柱。通过改变太赫兹波的入射方向、晶格常数和介质柱填充率,对TM模和TE模的传输特性进行了系统完整的分析,获得了太赫兹波在正三角晶格金属光子晶体中的传输规律。结果表明,传输特性随着介质柱填充率、晶格常数及太赫兹波入射方向的变化而变化,且TE模和TM模带隙差异很大,这为太赫兹波段的光子晶体滤波器、反射器和极化器的开发与制作提供了参考依据。     

基于两次衰减全反射结构的激光偏振控制器

为了实现激光偏振态的控制和提高两偏振态消光比,用由各向异性材料加工而成的耦合棱镜并采用两次衰减全反射方法,使具有相同入射角的TE和TM偏振态的共振激发条件不同,即当TE偏振态满足共振激发条件能量耦合进波导时,TM偏振态却不满足共振激发条件而被反射来实现其在空间上的分离.同时将电光系数较大、光学性能和热稳定性好的聚合物材料作为波导层,利用其电光效应来改变共振条件来实现输出光束偏振态的调谐.结果表明,反射型结构插入损耗小于0.2dB,器件的消光比高达27dB,驱动电压为19V.该方案预计在光信息存储、光路由、光开光以及图像处理等光学系统里有着极其广泛的应用.     

入射光偏振态对AM-CATV外调制发射机CTB补偿特性的影响

研究了入射偏振态模式及其变化对光纤AM-CATV外调制发射机CTB补偿特性的的影响。分析计算显示:入射光偏振态模式为TE模时系统CTB补偿特性最佳;为保证发射机的CTB性能,入射光偏离TE模的角度应小于15°。     

Non-polarization and high-coupling-efficiency coupler using multilevel grating structure

A multilevel grating coupler based on silicon-on-insulator (SOI) material structure is proposed to realize the coupling between waveguide and waveguide or waveguide and fiber. This coupler is compatible with the current fabrication facilities for complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology with vertical coupling. This structure can realize coupling when the beams with transverse electric (TE) polarization and transverse magnetic (TM) polarization are incident at the same time. The influences of the grating coupler parameters including wavelength, the thickness of waveguide layer, the thickness of SiO₂ layer and the number of steps on the TE mode and TM mode coupling efficiencies are discussed. Theory researches and simulation results indicate that the wavelength range is from 1533 nm to 1580 nm when the TE mode and TM mode coupling efficiencies are both more than 40% as the grating period is 0.99 μm. The coupling efficiencies of the incident TE and TM modes are 49.9% and 49.5% at the wavelength of 1565 nm, respectively, and the difference between them is only 0.4%.     

Reflection and transmission at the surface of a chiral negafive refractive medium

Electromagnetic fields at the surface of a chiral negative refraction medium （the chirality parameter is larger than the refractive index） are analyzed theoretically. For obtaining chirality parameter,the normalized reflected and transmitted powers as a function of the incident angle are given for the perpendicular （TE） and parallel （TM） polarized incident wave. Brewster angle and total internal reflection angle are discussed. Due to the negative refraction of one eigen-wave in the chiral medium, the reflection, transmission and Brewster angle characteristics are very different from those in the normal chiral medium.     

一维光子晶体Si/C60多层膜的透射性质

用传输矩阵法推导了一维光子晶体的透射率公式,研究了[Si(30 nm)/C60(70 nm)N体系当电磁波沿z方向入射时不同周期层数的透射特性.结果表明,当周期数达16时在325～585 nm波段内的透射率基本为零且电磁波损耗最低仅为1％;而在585～825 nm波段存在多个完全透射峰,其半峰宽随波长增加而增加.改变掠...     

Fabrication and Evaluation of Nano-Scale Optical Circuits Using Sol-Gel Materials With Photo-Induced Refractive Index Variation Characteristics

Nano-scale optical circuits with core thickness of ~ 230 nm and core width of ~ 1 mum were fabricated and evaluated, using the photo-induced refractive index variation sol-gel materials, whose refractive index gradually increases by UV light exposure and baking. Propagation loss of linear waveguides was 1.86 dB/cm for TE mode and 1.89 dB/cm for TM mode at 633 nm in wavelength, indicating that there were small polarization dependences of ~ 0.03 dB/cm. Spot sizes of guided beams along core width direction and along core thickness direction were, respectively, 0.6 and 0.3 mu m for both TE mode and TM mode. Bending loss of S-bending waveguides was reduced from 0.44 to 0.24 dB for TE mode with increasing the bending curvature radius from 5 to 60 mu m. Although the bending loss for TM mode was slightly higher than that for TE mode, the difference was less than 10%. Branching loss of Y-branching waveguides was reduced from 1.33 to 0.08 dB for TE mode, and from 1.34 to 0.12 dB for TM mode with decreasing the branching angle from 80deg to 20deg. From these results, it is concluded that the photo-induced refractive index variation sol-gel materials can realize miniaturized optical circuits with sizes of several tens of microns and guided beam confinement within a cross section area less than 1.0 mum² with small polarization dependences, indicating potential applications to intra-chip optical interconnects.     

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。