镜像耦合一维光子晶体窄带滤波器设计研究

文章提出准周期一维光子晶体的概念,把一维时域有限差分方法用于一维二元准周期光子晶体构成镜像耦合结构的窄带滤波特性设计研究.数值结果表明,用此结构能实现窄带滤波.进一步研究表明,要实现同一波长的滤波,在其他条件不变时,耦合层的折射率越大,则镜像耦合层厚度越小;在耦合层介质一定时,耦合层厚度决定窄带的位置与带宽;在其他条件一定时,入射角大小决定窄带的位置,入射角度越大,窄带位置越向短波方向移动.     

八通道光子晶体滤波器的设计与仿真

设计了一种具有高隔离度的八通道光子晶体滤波器,并应用时域有限差分法分析计算了在晶格常数相同的条件下,点缺陷微腔局域频率与光子晶体介质柱半径之间的变化规律。在此基础上,对该八通道滤波器的传输特性进行了仿真。结果表明,晶格常数取540nm时,该滤波器各信道的中心频率在1 510～1 580nm,信道间隔小于9.5nm,信道间隔离度均大于35dB。     

高效的光子晶体6-信道下载滤波器的设计

基于二维光子晶体波导与点缺陷微腔共振耦合原理,设计了一种利用共振微腔作为反射的6-信道下载滤波器.采用二维时域有限差分法对该结构器件的传输性能进行了模拟,结果表明该结构的滤波器能将主波导中的波分复用信号下载至与点缺陷频率共振的各分路波导中输出,信道波长间隔为20nm,传输谱中心波长误差小于±2nm,半宽度为3.4nm,具有良好的波长选择性.证实了加入共振反射微腔确实有效地提高了各个分路的下载效率,其效率在67%～98%之间.     

二维光子晶体窄带滤波器研究

由于光子晶体存在带隙,只要在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,那么原来处于禁带处特定波长的光也能沿着形成的波导传播,从而该光子晶体就具备了滤波的功能,再在线型波导的一侧设计个点缺陷,利用时域有限差分法分析发现,在缺陷处耦合出来的光不仅仅光强增大了,而且半高宽也变小了,这就与窄带滤波器的功能十分吻合。此外,只要根据光子晶体的晶格常数和椭圆介质柱的半径与窄带滤波器的中心波长关系,通过调整光子晶体的晶格常数和介质柱的半径,就可以改变窄带滤波器的中心波长。     

四通道异质结构光子晶体滤波器

提出了一种可调谐的多通道光子晶体滤波器结构,并对该滤波器的滤波特性进行了仿真验证。分析了材料折射率变化对该滤波器滤波性能的影响。仿真结果表明,该滤波器的滤波性能优异,滤波效果符合稀疏波分复用器(CWDM)系统要求。     

基于二维光子晶体射频带通滤波器的研究

为了提高无线通信系统的传输质量,提出了一种新型基于二维光子晶体射频带通滤波器,滤波器的结构由线缺陷波导和Aubry-André-Harper (AAH)谐振腔组成。通过改变AAH谐振腔与输出波导间介质柱的半径,增加它们之间的耦合系数,从而实现在1666.64μm处射频波段的滤波。仿真结果表明:该射频滤波器性能优良,通带中心波长为1666μm,透射率为0.99,通带插入损耗为0.06 dB,品质因数Q值为1×10⁴,器件尺寸小,结构简单,易于大规模集成。     

层状复合介质柱体二维光子晶体透射谱研究

提出层状复合材料柱体构成二维光子晶体的设想，用时域有限差分方法数值研究多层复合介质材料在折射率、厚度、层数、组成次序等因素对组成二维光子晶体透射特性的影响。数值结果表明透射谱中出现禁带宽度、中心频率所处位置都比单一介质组成二维光子晶体有差别，特别是在多层环柱时变化更明显，因此在实际应用中可具体根据要求设计二维光子晶体比单一介质设计时有更多的可调因素，从而为二维光子晶体的应用提供更多的理论依据。     

一种新型优质光子晶体偏振滤波器的设计

设计了一种各向异性的一维掺杂光子晶体,利用特征矩阵法研究了该各向异性一维掺杂光子晶体的偏振滤波特性,并与各向同性的一维掺杂光子晶体的两个偏振态缺陷模进行了比较.结果表明,当光以不同角度入射时,透射波中横电波(TE)和横磁波(TM)的缺陷模都会出现明显的分离.利用这个特性设计出一种新型优质光子晶体偏振滤波器.     

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.     

一种新型的光子带隙结构单元

本文提出了一种新型的光子带隙结构单元,利用其作为微带线的基板,可以在中心频率8．6GHz处观察到一个宽于200MHz的禁带。实验测试结果与FDTD的仿真结果相吻合。     

带有环形谐振器的T形光子晶体滤波器

提出了一种带有环形谐振器的T形光子晶体滤波器,利用时域有限差分法研究了滤波器传输特性,分析了光子晶体结构参数对其传输特性影响。结果表明：该结构具有可调性开关波长、传输率高及频带宽的特点,在光子晶体集成制作、光通信器件制作等方面具有潜在的应用价值。     

含色散增益介质光子晶体微腔的光学特性

为了理解光子晶体微腔的光学传输特性,探讨微腔的折射率对缺陷模放大特性和谐振频率的影响,采用时域有限差分法计算了含洛伦兹色散介质一维光子晶体微腔的透射谱,分析、比较了不同光子晶体微腔的透射谱。结果表明,微腔折射率的大小决定缺陷模的谐振频率,而介质色散特性将导致缺陷模频率的移动。另外,当通过复介电常数的虚部引入光学增益后,缺陷模在增益介质中被放大,其阈值特性和缺陷折射率的大小密切相关。模拟结果证明通过合理的选择微腔中介质折射率的大小,可以改善微腔的光学特性,降低激光器的阈值。     

光子晶体的吸收对光子晶体滤波器设计的影响

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滤波通道峰值和半高宽的影响.得出:滤波通道的峰值随光子晶体的消光系数增加而迅速减小.滤波通道的半高宽随消光系数增加而增大.滤波通道的峰值和半高宽都随有吸收的光子晶体的周期数增加而迅速减小.设计光子晶体滤波器时,应选择消光系数尽可能小的材料,并且光子晶体的周期数不宜大.     

渐变空气孔光子晶体光纤色散特性分析

设计了一种渐变空气孔光子晶体光纤,利用带良性匹配层的时域有限差分法分析其色散特性,得到色散随结构参数的变化关系.仿真结果表明,优化结构参数可使光子晶体光纤在特定波长范围内保持近零超平坦色散特性,因而该种光纤可用于波分复用系统中.同时表明,时域有限差分法可有效应用于分析具有特定色散特性的光子晶体光纤.     

掩埋光子晶体加强LED出光效率的理论研究

作者采用有限时域差分法计算研究了掩埋光子晶体对发光二极管的出光功率的加强作用。作者计算比较了不同掩埋光子晶体的晶格种类、多层掩埋光子晶体、掩埋光子晶体与发光层的不同距离的发光二极管的正面光输出功率。计算表明掩埋一维光子晶体可发挥与掩埋二维光子晶体相同的作用。同时,作者提出了一种多层掩埋光子晶体结构可以进一步提高加强发光二极管的正面光输出。而同时使用表面光子晶体和掩埋光子晶体的结构使正面光输出达到一般发光二极管的五倍。     

Theoretical analysis of enhanced light output from a GaN light emitting diode with an embedded photonic crystal

The enhancement of the light output of an embedded photonic crystal light emitting diode is investigated based on the finite-difference time-domain modeling.The embedded photonic crystal(PC) lattice type,multi-layer embedded PC,distance between the multiple quantum well and the embedded PC are studied.It is found that the embedded one dimensional PC can act as well as embedded two dimensional PCs.The emitted light flux in the up direction can be increased by a new kind of multi-layer embedded PC.Also,we ...     

光子晶体与光子准晶复合型上下载滤波器

基于二维正方晶格光子晶体与十二重Stamfli型光子准晶提出了单环形腔上下载滤波器及双环形腔串联上下载滤波器.分析并对比了两种上下载滤波器的传输效率随光子准晶介质柱半径及折射率大小的变化规律,且对比了两种上下载滤波器的品质因数随环形腔中心介质柱半径及折射率大小的变化规律.结果表明,双环形腔串联复合型上下载滤波器的性能优于单环形腔复合型上下载滤波器.研究结果将为设计及制备优良上下载滤波器件提供一定指导作用.     

Deep notch filter based on liquid-filled photonic crystal fiber

A deep notch filter in a liquid-filled photonic bandgap fiber (PBGF) realized via filling an erbium-doped solid core photonic crystal fiber with high-index liquid is proposed and demonstrated. The numerical investigation indicates that the notch is formed due to avoid-crossing effect between the fundamental mode and LP02 supermodes. The resonance wavelength of the filter can be tuned by adjusting the temperature of the liquid-filled PBGF and shifts toward short wavelength. The blue-shift speed average is 1.3nm/℃.     

一种实现超微光子晶体型定向耦合器的方法

在光子晶体定向耦合器中,通过减小两耦合波导之间介电柱的折射率来增大耦合系数,从而获得更短的拍长,形成超微的器件尺寸。耦合器的奇模场随调制折射率的减小变化不敏感,偶模场向更高频率的方向移动。在同一频率范围内,调制折射率减小,导致拍长随频率变化的函数曲线的斜率随频率增加而增大,这一特性可以在波分复用器中用来减小相邻信号频率差,在相同的器件长度下,可获得更多的信道。采用时域有限差分法验证了拍长随调制折射率减小而减小的变化规律。     

一维光子晶体滤波器的研究进展

光子晶体最显著的特点是抑制某些频率电磁波,产生光子禁带,实现对光子的优良滤波性能.在此介绍了目前一维光子晶体滤波器的基本理论、实验进展以及一维光子晶体滤波器的主要应用类型.