含左手材料的四层平面波导TM模的传输特性

在考虑材料色散的条件下,对含左手材料的四层平面波导的TM振荡模进行了分析。首先利用Maxwell方程组得到了两类TM振荡模的色散方程。基于左手材料实验模型,画出了相关的色散曲线。通过对这些色散曲线的分析,得到了该波导中TM振荡模的色散特性。此外,还计算了该波导中TM振荡模的归一化功率流,发现第一类TM基模的群速和它的归一化功率流方向相反;第一类TM振荡模的归一化功率流恒大于零;而第二类TM振荡模的归一化功率流可以大于零、小于零或等于零。正的归一化功率流则说明能量向前传输;负的归一化功率流则说明能量向后传输;而归一化功率流等于零则说明能量被储存在平面波导中,这为设计新型光开关、光传感器件提供了理论基础。     

左手材料平板波导的传输特性

研究了无色散左手材料(LHM)作为芯层的对称三层平板波导中TE波的传输特性.研究表明,导波和表面波都可以在这种波导中传播.导波不存在TE0模式,只有TE0,TE1模式才会出现表面波.此外还发现在特定结构参数的波导中,可以存在同一阶模式的双传播模.详细分析了结构参数对这些特性的影响.     

左手材料平面波导之间的耦合特性

从电磁场理论出发,求得芯层是右手材料,包层是左手材料的两个平面波导之间耦合系数的一般公式,引入归一化频率,归一化传播常数,作出耦合系数随归一化频率变化的曲线.进一步讨论了两个平面波导之间的距离和芯层折射率改变对该曲线的影响,从而得出含左手材料平面波导之间的耦合特性.     

左手材料介质平板波导的表面模

引入归一化频率、归一化传播常数和非对称量等参数,研究了衬底是左手材料的介质平板波导中的表面模,得到用归一化参数表示的色散关系.用解析法计算了色散曲线,结果表明,材料参数对左手材料平板波导色散特性的影响很大.有的情况下只有TE1表面模存在,而有的情况下TE0表面模和TE1表面模都存在.有时TE1表面模与零阶振荡模圆滑连接,形成一个完整的曲线,有时会出现双重简并现象.分别讨论了TE表面模和TM表面模.     

负折射率材料中的慢光技术研究

首先阐述了负折射率材料的反常传播特性,并简要介绍了通常实现慢光技术的原理。随后分析了利用负折射率材料的波导结构实现慢光的几项关键性研究进展,并对含有负折射率材料的波导结构在室温固体条件下实现慢光的原理进行了总结,进而提出当前利用负折射率材料实现慢光所存在的问题以及研究方向,最后简要介绍了这一最新课题的研究意义和应用前景。     

左手材料空心平板波导的表面模

详细研究了衬底或者覆盖层是左手材料两种情况下,空心平板波导中的表面模.引入归一化频率、归一化传播常数和非对称量等参数,得到用归一化参数表示的色散关系.用解析法计算了色散曲线,结果表明,材料参数对左手材料空心平板波导色散特性的影响很大.有的情况下只有表面TE1模存在,有的情况下只有表面TE0模存在,而有的情况下表面TE0模和表面TE1模都存在.分别讨论了TE表面模和TM表面模.     

具有特效导波模式的左手材料波导设计

通过转移矩阵方法理论,研究含左手材料平板波导导波模式与表面波的特性,结果表明:在TE极化情况下,当包裹层为金属-芯层为左手材料的三层平板波导满足波导导行条件时,导波层能承载新功能的导波模式,即不存在TE0模;在特殊条件下存在TE1模,而且这导波模式与电磁波频率、材料的介电常数和磁导率密切相关;当不满足波导导行条件时,三层平板波导的三个区域出现不同指数规律衰减的表面波,当导波系数与导波层厚度的乘积为2.1π时,不同模式的表面波将趋向一致.模系数m的奇偶性对导波模式和表面波的能流分布有着显著的影响.利用包裹层为金属-芯层为左手材料三层平板波导的导波模式、表面波和能流分布的奇异特性,可以实现特效导波模式的波导器件,为波导实际设计和应用提供了理论参考.     

非对称含左手材料平面波导的传输特性

由Maxwell方程组讨论三层非对称含左手材料平面波导,推导了衬底和覆盖层为左手材料而薄膜为右手材料的平面波导TE模的色散关系;通过求单位宽度TE模所承载的功率,得到了含左手材料平面波导的等效厚度;引入右手材料平面波导的相关方程、曲线并和含左手材料平面波导的方程进行对比分析,发现了非对称3层含左手材料平面波导的一些奇异特性。     

各向异性左手材料平面波导TE模的传输特性

对芯层为左手材料而覆盖层和衬底均为不同普通材料的三层平面波导进行了探讨。考虑损耗、色散和各向异性的左手材料,利用TE模的色散方程,结合模阶数、波导厚度以及电磁衰减系数的变化,画出了相关的色散曲线和损耗曲线。根据这些曲线,发现对于TE2模,在频率为4.03GHz附近,波导厚度为5mm,它有非常大的有效折射率(接近80);当频率从4.0GHz增加到6.0GHz,色散曲线的斜率为正、零和负。正斜率为正常色散,负斜率为反常色散,零斜率则群速为零。对于高阶TE模,当频率为4.03GHz时,它的损耗是最大的;当频率超过5.0GHz后,波导厚度以及电磁衰减常数的变化对TE模的损耗特性影响不大,这些新特性为制备小型化的波导器件提供了理论基础。     

左手系材料对称平板结构中的波导模

考虑由左手系材料作覆层衬底的对称波导系统,研究了TE线性极化波在该波导中的传播特性.利用直接图解法对各种波导模式进行了详细地判别,结果表明快波、慢波均可以在该波导中传播,两者的模式特征与传统介电波导及左手波导均存在较大差异.分析了导波的色散关系并定性地讨论了群速度随频率的变化规律.揭示了在一定条件下,该波导系统既可以支持前向线性TE波的传播也可以支持反向线性TE波的传播,且支持低阶快波偶模式和慢波奇模式传播的频率段相对狭窄.     

基于高非线性光纤中SBS效应的慢光系统

实验研究了高非线性光纤(HNLF)中受激布里渊散射(SBS)的阈值、增益谱、放大特性及其慢光特性,并与普通单模光纤(SMF)进行了对比分析。测量实验表明,HNLF在线宽100MHz的泵浦激光作用下,SBS的阈值为60mW,增益带宽为150MHz,获得的最大慢光延迟量将近15ns,延迟谱与增益谱较好对应。对基于SBS的未来全光通信系统中的高性能光延迟线或全光缓存器具有重要的参考价值。     

基于铷原子D1线塞曼能级间跃迁的光脉冲减速

基于铷原子D1线塞曼子能级间跃迁,可以观察到光脉冲减速现象。在实验中,当一束弱的右旋圆偏振探测光和一束强的左旋圆偏振耦合光同时耦合87Rb原子D1线F=2→F’=1塞曼子能级间跃迁时,就能在原子介质中获得高色散低吸收的电磁诱导透明现象,观察到光脉冲减速效应。耦合光越弱,光脉冲减速越大;光脉冲宽度越小,光脉冲延迟时间与脉冲宽度的比值越大。     

基于缓变上升沿泵浦光的布里渊慢光研究

为了增加布里渊慢光的时间延迟,减小脉冲展宽,利用迎风格式的有限差分法对光纤中受激布里渊散射耦合方程组进行数值求解,分析了具有缓慢变化上升沿的连续光作为泵浦光时,光纤输出端斯托克斯光的时间延迟和脉冲展宽因子随增益的变化情况。数值结果表明:具有缓慢变化上升沿的泵浦光可使高斯长脉冲FWHM(半宽全高)为120ns的时间延迟增加到52ns,高斯短脉冲(FWHM为20ns)的时间延迟增加到64ns,同时可减小高斯长短脉冲的展宽。     

圆偏振光在手征负折射材料表面的反射和极化特性研究

从理论上分析了圆偏振光入射到手征负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化反射透射功率与入射角的关系曲线以及布儒斯特角与手征参数之间的关系曲线.当入射角大于两个本征波的临界角时,全内反射现象发生.由于手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射,右旋或左旋圆偏振光入射时反射波的极化态有着与常规介质完全不同的特性,以布儒斯特角入射时反射光都为线偏振波但极化方向并不相同.     

一维光子晶体慢光波导的FDTD研究

设计了一种新型一维光子晶体慢光波导结构。在常规波导一侧进行了特殊的设计,使波导具有周期性结构,从而具有特殊的色散关系,获得慢光效应。基于麦克斯韦方程利用平面波展开法对光子晶体慢光波导的色散关系进行了分析,获得了波导模以及相应的慢光频率。并利用时域有限差分法（FDTD）对脉冲在波导的传播进行了时域上的模拟,对慢光效应进行验证。     

基于SOA四波混频效应的慢光特性研究

根据行波SOA的四波混频效应,讨论了不同参数条件下的慢光时延特性。采用SOA分段模型,定量分析了光时延量与偏置电流、频率失谐、泵浦光功率的关系,以及泵浦光功率、载流子寿命的改变对工作带宽的影响。结果表明:可以通过调节频率失谐、偏置电流等参数对光时延量进行控制,增加泵浦光功率或抑制载流子寿命均可提高工作带宽。     

光强控制非线性布喇格光纤光栅慢光特性研究

为了在光纤通信网络中控制光的传播速度以实现全光路由及全光缓存,构建了耦合模传输模型,采用含时推移变量的传输矩阵方法,数值研究了光强控制下非线性布喇格光纤光栅(NLBG)的慢光特性。结果表明,NLBG禁带位置具有强烈的光强依赖性,入射光强的变化能够有效改变光的传输群速度,对于输出脉冲未展宽的情况,普遍可以得到100ps以上的输出脉冲时延,且当入射光强一定时,NLBG的长度变化对光的传播群速度也有显著的影响。     

基于对称型齿波导和纳米盘的类EIT和慢光效应

设计了一种新型的基于金属表面等离子体激元（SPPs）的亚波长金属-绝缘体-金属（MIM）型类电磁诱导透明（EIT）系统,该系统由一个直波导及其两边对称的齿形腔和纳米盘耦合而成。利用耦合模式理论对结构进行分析,并通过时域有限差分方法（FDTD）进行数值模拟。当齿形腔和纳米盘的共振频率相近,可以获得类EIT效应,改变齿形腔的长度和纳米盘的半径可以调节透明窗的位置。该装置可以用作高性能的类EIT滤波器,透过率高达77.5%,半高宽低至35.5 nm,群指数高达65,为高度集成光网络提供了一种新的方法,可应用于波长选择器、超快开关、光存储等设备。     

基于双BP神经网络的室内可见光定位算法

为提高室内可见光定位的精度,提出了一种基于双反向传播(BP)神经网络的单发光二极管(LED)灯室内定位算法.首先在定位区域内使用BP神经网络确定待测目标粗略的位置范围,然后以该位置范围为限制条件,再次使用BP神经网络实现更精确的定位.室内定位系统采用单个LED灯作为发射器,3个水平光电探测器作为接收器接收光功率,避免了...