一维光子晶体禁带的全貌结构

利用一维光子晶体反射率公式,绘出了一维光子晶体横电波(TE)波和横磁波(TM)波的禁带随入射角和波长变化的三维立体图,并从俯视、主视、右视三个侧面,全面、立体地研究了一维光子晶体禁带结构的全貌特征,为设计一维光子晶体的全能反射器和大角度范围的起偏器提供了理论依据.     

一维光子晶体禁带结构的MATLAB分析计算

一维光子晶体禁带结构可以通过光子晶体的透射系数谱来分析.在计算光子晶体的透射系数时,根据不同介质界面处的连续性条件,将界面两侧的波函数展开为一个以矩阵方程描述的线性方程组,利用MATLAB提供的矩阵左除命令,即可获得光子晶体的透射系数谱.与其他方法例如递推法、转移矩阵法相比,该方法不需要花费较多精力编程,具有概念简单、使用方便、实用性强等特点.     

一维全息光子晶体基本周期对光子禁带的影响

利用由传输矩阵法得到的一维光子晶体的反射率计算公式,针对具体的一维全息光子晶体周期结构,计算了折射率调制周期的改变以及光学厚度的改变对光子禁带结构的影响．结果表明：随着折射率调制周期参数的增大,禁带宽度减小,禁带中心的位置移向短波;随着光学厚度的增大,禁带宽度增大,禁带中心的位置移向长波．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参数来实现对光子带隙的控制．     

一维超声光子晶体禁带的调制

在声光介质相对的两面上安装超声振动器和反射板,就得到了一维超声光子晶体.用特征矩阵方法研究了超声振动的振幅和频率对一维超声光子晶体在可见光区的禁带的调制情况.结果表明:当超声振动的振幅变大时,禁带的位置向长波方向移动,禁带的宽度变大;当超声振动的频率变高时,禁带的位置向短波方向移动,禁带的宽度变小.这对于实现对禁带的调制具有重要意义.     

掺杂一维光子晶体的杂质态

阐述了无缺陷光子晶体与掺杂光子晶体的结构,用光学特征矩阵方法,通过数值模拟计算具体讨论了一维光子晶体的一个实例。计算结果表明,掺杂光子晶体的禁带出现了极窄的、高透射率的尖峰,即光子杂质态,类似于半导体材料中的杂质能级。杂质层的引入增宽了原来光子禁带的宽度,杂质态的特征与杂质层的光学厚度、折射率及在晶体中的位置等因素有关。     

二维正方柱结构光子晶体禁带的研究

利用平面波展开法通过计算机模拟仿真对二维正方排列介质方柱和空气方柱结构以及三角排列介质方柱和空气方柱结构进行了禁带研究。研究发现：这四种二维光子晶体结构都存在完全禁带。介质方柱结构具有较大的TM禁带,而空气方柱结构具有较大的TE禁带。当介质方柱宽度增大时,禁带中心频率均向低频移动,而当空气方柱宽度增加时,禁带中心频率均向高频移动。当增大材料折射率时,禁带中心频率均向低频移动。对于空气方柱结构,应该选取高折射率材料,以提高完全禁带的带隙率。     

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.     

一维光子晶体禁带在不同入射角度下变化的研究

研究了一维光子晶体在不同角度入射下的禁带宽度和位置的变化,发现随着入射角度从正入射的0°沿光子晶体的法线逆时针或顺时针增加时,禁带的宽度变得越来越宽,禁带的中心频率也向高频率处移动,角度增加幅度相同时,禁带宽度的增加的程度也是明显地成倍增加;考虑到折射率对禁带的影响,得到折射率在0和1之间以及大于1以后禁带宽度分别表现出衰减和加剧两种不同的结构,对于以上影响光子晶体禁带的两种因素分别给出了二维和三维的关系图像.在文章的最后,又研究了缺陷对于光子晶体在不同入射角度下对禁带宽度的影响,可以得出缺陷对禁带的影响可以是增加其宽度也可以使其变窄,在不同入射角度下的效果是一样的.     

一维光子晶体全角度反射镜

在分析金属反射镜和多层周期反射镜优缺点的基础上，介绍了一维光子晶体出现全偏振全角度反射的原理。讨论了增加禁带宽度的方法及一维光子晶体全角度反射镜中存在的问题。     

一维光子晶体的带隙结构研究

利用时域有限差分法(FDTD)对光子晶体的传输特性进行了研究.计算了不同条件下完整结构阶跃型光子晶体的透过率谱.通过透过率谱的变化,分析了介质层数、介质所占空间配比、介质介电常数比对光子带隙的影响.发现介质层数的增加会使光子带隙拓宽并加深,但是带隙的位置不会移动;介质介电常数比越大,带隙越宽越深,也越容易出现带隙.     

一维光子带隙光子晶体激光腔的特性分析

利用平面波展开法与时域有限差分法分析计算了一维光子带隙光子晶体腔的特性。得到了品质因子Q为2.2×106,模体积V为0.278(λ/n)3的一维带隙光子晶体腔。分析了渐变区、腔镜子区及缺陷区对腔品质因子Q和模式体积V的影响。引入渐变区、选择适量周期数及一定缺陷区长度都可以提高腔性能。该结论为设计优化一维光子带隙光子晶体腔提供了有效的理论分析依据与指导。     

无序一维三元光子晶体的能带特性研究

运用光学传输矩阵理论，研究了具有无序结构的一维三元光子晶体的能带特性。结果表明，与周期结构相比，无序结构可以显著地拓宽光子晶体的光子带隙；随取无序膜层数目的增加，带隙逐渐变宽，3种折射率介质均取无序的情况下，带隙拓宽到550～1800nm的区间范围，是周期结构光子晶体带隙宽度的2倍多。讨论了无序度、不同折射率分布对带隙的影响，随着无序度和高低折射率的差别的增大，带隙变宽。     

吸收对光子晶体能带结构的影响

引入复折射率并利用特征矩阵法,研究了光子晶体的吸收对光子晶体能带的影响.得出:在反射波中,禁带的反射率随消光系数的增加而迅速降低,当消光系数增加到0.05时,已经不存在明显的能带.在透射波中,随着消光系数的增加,禁带宽度逐渐扩大,禁带边缘逐渐模糊,当消光系数增加到0.02时,已经不存在明显的能带.     

空芯光子晶体光纤中光子带隙的测量

利用全矢量法对空芯光子晶体光纤的光子带隙的存在进行了数值模拟,并通过实验进行了证实。采用透射谱的方法对带隙型光子晶体光纤分别在可见光以及近红外波段进行了测量,光从光纤的一端注入,探测器从另一端接收,实验结果发现可见光附近没有明显的透射带,而在波长为2591nm处出现了一个很强的透射带,证明了光子带隙的存在,与理论模拟相一致,实验的重复性好。     

二维圆形三角晶格光子晶体带隙

利用平面波展开法计算了二维各向同性的不同介质圆柱组成的三角晶格光子晶体的带隙,并比较了以介质为背景空气圆柱组成的光子晶体和以空气为背景介质圆柱组成的光子晶体带隙的大小,发现以空气为背景的光子晶体带隙很小,而以介质为背景的光子晶体,其介电常数越大,在相同的填充率的前提下所产生的带隙就越大,带隙数目也越多.     

全带隙六边形晶格二维光子晶体结构研究

提出了一种具有全带隙的光子晶体结构。基于GaAs材料的六角晶格结构,将各格点之间用特定宽度的介质波导相连,可构成具有全带隙的光子晶体结构。在此基础上,引入空心格点,将有效增大全带隙宽度。使用平面波展开法对该结构进行了理论分析。仿真结构表明,最大绝对禁带宽度??为0.0619?e(a是晶格常数,c是光速,?e=2πc/a ),禁带中心频率?mid为0.663?e,相对禁带宽度为??/?mid=9.3%。采用该结构,可以有效构造出全带隙,避免了光子晶体结构偏振选择特性。     

结构参数对二维光子晶体完全带隙影响的研究

完全带隙的分布决定了二维光子晶体特性,采用平面波展开法对三角形结构二维光子晶体的带隙随结构参数的变化进行了研究,计算结果表明:对于空气孔型二维光子晶体,当介质比εb/εa=13时,最佳归一化半径为r/a=0.48,此时完全带隙底宽度最大,最大完全带隙的宽度△(?)a/2πc=0.0902;当归一化半径固定时, 完全带隙的宽度随介质比的变大而增加。     

复合蜂巢晶格光子晶体光纤的带隙结构研究

提出了基于复合蜂巢晶格的光子晶体光纤。该光纤包层蜂巢结构每个单元内部包含有一层空气孔,它们形成另一个蜂巢结构。采用平面波展开法研究了这种复合结构的光子晶体光纤的带隙结构随内层蜂巢晶格参数的变化规律。研究发现,内层晶格位置存在一个临界值,在该值以下,光纤的带隙减小。同时得到了一些晶格参数使得次带隙得到抑制,而主带隙大小基本不变。