一种结构新颖、边带陡峭的高温超导带阻滤波器

研制了一种结构新颖的高温超导带阻滤波器.这种带阻滤波器的设计值为:中心频率,2.5GHz带内最大衰减65dB.而用YBCO薄膜制成的带阻滤波器实物经调谐,其中心频率与设计值相同,带内最大衰减为73dB,优于设计指标.该滤波器的主要优点是体积小、边带陡,而且可以与其他滤波器组合使用.     

基于石墨烯纳米带的齿形表面等离激元滤波器的研究

提出了一种基于石墨烯纳米带的齿形表面等离激元波导滤波器, 并且用时域有限差分法研究了这种结构. 单个齿形的滤波器可以实现带阻滤波, 其滤波特性可以用基于散射矩阵的解析模型解释. 滤波器的透射谱特性可以通过调节齿的长度、宽度以及石墨烯的化学势来改变. 由于石墨烯的化学势可以用门电路来调节, 这种结构的滤波器可以在器件加工完成后灵活地调节其工作波长. 同时研究了多齿滤波器, 这种结构可以实现宽带滤波, 文中对具有不同齿数、周期的滤波器的透射谱进行了细致的研究. 研究结果对实现基于石墨烯的大规模集成光电子器件提供了重要的理论参考.     

超窄带和多通道窄带光子晶体滤波器

构造了形如(AB)^mB^n(BA)^m的一维光子晶体，并利用光学传输矩阵法对这种光子晶体进行了数值模拟计算，对其光子能带特性进行了分析。计算结果表明，当m=6、m=4，而n变化时，在一定的波段范围内，在这种结构光子晶体的禁带区内分别获得了一个和多个很窄的透过峰：这种结构的光子晶体可以用来制作超窄带滤波器和多通道窄带滤波器，有望在光通信超密度波分复用技术和光学信息精密测量技术中获得广泛应用.     

双锥光纤滤波器的研制

实验研究了熔锥条件对双锥光纤滤波器的影响。提出一个高斯模型，预测锥的几何形状。获得了窄带带通双锥光纤滤波器以及带阻中心波长分别为１３５ｎｍ和１５５９ｎｍ的带阻双锥光纤滤波器。     

基于m×n长方腔谐振器设计的光子晶体帯阻滤波器

为设计高带阻损耗率光子晶体滤波器(PCSBF)结构,通过选择适当的波导与长方腔谐振器耦合长度,调整长方形谐振腔大小,及内部m×n介质柱半径的大小等优化设计了该结构工作性能。用时域耦合模理论(CMT)定性分析了m×n长方腔谐振器设计的PCSBF工作特点,得到了其强耦合帯阻损耗传输状态。用时域有限差分法(FDTD)研究了1440～1625nm波长段PCSBF输出性能。PCSBF归一化帯阻率曲线谱表明该滤波器带阻波段可具有归一化损耗率高、可调谐、平顶阻帯等特性。需要的帯阻波段依赖于该微型PCSBF结构设计,在光纤通信和光路集成领域中滤除不需要的波长信号具有潜在的应用价值。     

高温超导抗干扰双频段组合滤波器的研制

针对复杂电磁环境下射电天文观测接收系统的工程应用需求,我们研制了带外抑制度高的双频段带通滤波器。本文采用1个带通滤波器和2个带阻滤波器串联方式,采用折叠微带线、终端短路、多基片互连电路结构组合。通过理论计算和仿真,完成设计高温超导抗干扰双频段组合滤波器,测试结果和仿真计算结果一致,满足工程应用需求。     

受限原子蒸气/电介质周期层状结构中光子带隙的厚度调制

周期性受限原子蒸气/电介质层光子带隙（PBG）宽度及其诱导的反射平顶随蒸气层厚度 d的增大而变宽，并在 （ 为原子的共振波长)时达到最大值，之后随d的增大呈变窄趋势. 随着蒸气厚度的增大，带隙的中心频率产生红移，厚度越大，红移量越大. 研究还发现，共振波长处的反射及透射谱具有迪克窄化结构. 这种可调谐的PBGs结构可望用于全光反射镜及滤波器.     

基于薄膜光子晶体超晶格理论的偏振带通滤波器

偏振带通滤波器在光通讯波分复用技术中有着特殊的应用.利用薄膜一维光子晶体超晶格概 念，提出了两种新的偏振带通滤波器的设计方法.第一种是基于两个一维光子晶体叠加的偏 振带通滤波器；第二种是在第一个光子晶体的中间插进第二个光子晶体，形成三个一维光子 晶体叠加的偏振带通滤波器.设计了性能优良的p偏振分量透射而s偏振分量反射的新型带通 滤波器.讨论了这种滤波器的通带特性和截止宽度. 关键词： 薄膜光子晶体 超晶格 偏振带通滤波器 波分复用系统     

用于波分复用的缺陷态复周期结构光子晶体滤波器的研究

利用传输矩阵法，研究了一种用于波分复用的光子晶体滤波器。该结构是中间包含一个缺陷层的一维三层念质的光子晶体，叫做缺陷态复周期结构光子晶体。通过数值计算得出它的色散关系和滤波特性。当改变缺陷层的厚度并保持其折射率不变时，带隙中将出现个数不同的局域模。缺陷层厚度增加时，局域模数也随着增加。适当调节缺陷层厚度，使带隙中出现八个窄带滤波窗口，能很好的用作八通道波分复用一解复用滤波器。由于很高的传输率和低的传输损耗，故在高速，长距离光通信中将有很好的应用。     

手征材料构成的简立方光子晶体光子带结构计算——平面波法

发展了适于计算由手征材料组成的光子晶体的光子带结构的平面波法。在此基础上，研究了由手征材料组成的简立方光子晶体的光子带结构。计算表明：手征材料“球形原子”在电介质中排列所组成的科立方光子晶体和电介质“球形原子”在手征材料中排列所组成的简立方光子晶体，不仅都存在光子带隙，而且存在截止频率，在该频率以下的区域无传播模存在，本语文认了这种光子晶体的潜在应用。     

Mach–Zehnder interferometers in photonic crystals

Photonic crystal technology allows the creation of optical waveguides with low sharp-bending losses as well as ultra-low group velocity. This last property is particularly interesting to develop highly-compact optical devices based on the controlled modification of the optical phase of the signals traveling through the waveguides. Among these devices, the Mach–Zehnder interferometer acquires fundamental importance because it can be used as a building block of more complex optical devices and functionalities such as optical filters, wavelength demultiplexers, channels interleavers, intensity modulators, switches and optical gates. In this paper, the performance of a Mach–Zehnder interferometer consisting of two coupled-cavity waveguides with different lengths created in a two-dimensional photonic crystal is theoretically analyzed. We also provide simulation results using a finite-difference time-domain code that confirm the theoretical analysis. The main limitations in the performance of the structure are addressed and discussed.     

异质结构光子晶体的能带特性研究

运用光学传输矩阵理论,研究了异质结构光子晶体的能带特性。结果表明,与周期结构相比异质结构光子晶体可以显著地拓宽光子晶体的光子带隙;在该文提出的结构中引入缺陷,与(1H1L)m(1H)n(1L1H)m光子晶体相比,产生缺陷模式光子带隙范围明显拓宽,适当调整缺陷层的数目、位置和厚度可得到多通道滤波;并研究了实际操作中随机误差带来的影响,随无序度的增大,其带宽基本不变。     

Properties of omnidirectional photonic band gap in one-dimensional staggered plasma photonic crystals

In this paper, the properties of the omnidirectional photonic band gap (OBG) realized by one-dimensional (1D) photonic crystals (PCs) with a staggered structure which is composed of plasma and isotropic dielectric layer have been theoretically studied by the transfer matrix method (TMM). From the numerical results, it has been shown that such OBG is insensitive to the incident angle and the polarization of electromagnetic wave (EM wave), and the frequency range and central frequency of OBG can be effectively controlled by adjusting the plasma frequency, the average thickness of plasma layer, the average thickness of dielectric layer and staggered parameters, respectively. The frequency range of OBG can be notably enlarged with increasing the plasma frequency, average thickness of plasma layer, respectively. Moreover, the bandwidth of OBG can be narrowed with increasing the average thickness of dielectric layer. Changing staggered parameters of dielectric and plasma layer means that the OBG can be tuned. It is shown that 1D plasma dielectric photonic crystals (PPCs) with such staggered structure have a superior feature in the enhancement of frequency range of OBG compared with the conventional 1D binary PPCs. This kind of OBG has potential applications in filters, microcavities, and fibers, etc.     

异质结构对多通道滤波器禁带的展宽

采用光学传输矩阵法首次研究了掺有缺陷的一维三元异质结构光子晶体的传输特性。研究显示,三元异质结构光子晶体与三元周期结构光子晶体相比光子禁带显著扩大。在异质结构光子晶体中引入缺陷并调整缺陷的数目可以实现多通道滤波现象。本文主要讨论了在该结构产生一、二、三通道滤波现象。     

Different kinds of band-pass filters based on one-dimensional photonic crystal heterostructures

Three kinds of band-pass filters (BPFs), termed a TE BPF, a TM BPF and a BPF at oblique incidence, are designed by crossing the band edges of two different one-dimensional (1D) photonic crystals (PCs). The TE BPF, fulfilling the function of high reflectivity for p-polarization and high transmittance in a narrow pass-band for s-polarization, is constructed by two subPCs, one of which is obtained by decreasing the lattice constant of the other one while the other parameters keep the same. The TM BPF also comprises two subPCs, but the materials of one subPC are quite different with those of the other one. Similarly, the BPF at oblique incidence, from which both polarization waves can transmit in a narrow pass-band at oblique incidence, is composed of two different subPCs. Note that, the distribution of the wave impedance of material in each BPF should be periodic to prevent unexpected defect modes. The new filters not only provide narrow pass-bands and wide non-transmission bands, but also have simple structures. This is a result of the fact that the wave impedance ratio between composites is enlarged by introducing magnetic materials. The new designs have potential applications in optical filters and optical integrated circuits.     

基于磁光子晶体的低损耗窄带THz滤波器

本文提出一种采用石榴石型铁氧体磁性材料的太赫兹滤波器,利用波导线缺陷和腔内点缺陷的耦合特性,通过改变腔内介质柱半径及分布,实现对某个波长的耦合,达到了高效率滤波的功能;改变外磁场的大小,影响铁氧体材料的磁导率变化,使谐振频率发生改变,从而对THz波进行滤波.应用平面波展开法(PWM)和时域差分有限法(FDTD)进行仿真分析,研究结果表明,该滤波器其插入损耗为0.0997 d B,3 d B带宽为8.22 GHz,实现了低损耗窄带滤波.     

The design of a photonic crystal filter in the terahertz range

One-dimensional photonic crystal structures for multiple channeled filtering and polarization selective filtering in the terahertz (THz) range are studied theoretically. The design of aperiodic photonic quantum-well (APQW) structures for multiple channeled filtering and different polarization filtering at arbitrary preassigned frequencies are achieved by using the simulated annealing algorithm with a special merit function. The parameters of these filters can be expediently controlled and the transmission characters are polarization dependent. Numerical simulations show that the designed APQWs can meet the desired specification well.     

基于自发辐射相干效应的可调光子带隙反射率的提高方法

光子带隙是指某一频率范围的波不能在周期变化的空间介质中传播,即这种结构本身存在“禁带”,并已成功地应用于滤波器、放大器和混频器等器件的设计中.此前,许多专家都致力于提高带隙的反射率,但其只能逐渐接近1.本文在囚禁于一维光晶格中的冷原子介质中实现两个可调光子带隙,并通过选择两基态为精细结构的三能级∧型原子系统,考虑自发辐射相干效应来探究这两个带隙的反射率.适当调节参数,探测场出现增益,从而获得较高反射率的带隙结构,甚至可以超过1.此外,两个带隙反射率还可以通过调节偶极矩之间的夹角以及非相干驱动场强度等参数来操控.     

一种双反射壁型二维光子晶体窄带滤波器

提出了一种基于双反射壁型结构的光子晶体窄带滤波器, 该滤波器由一个单模谐振腔和两个反射壁构成. 通过调节谐振腔与反射壁之间的距离可以改变滤波谱线的带宽. 利用时域有限差分法进行仿真分析, 结果表明, 该滤波器的工作频率在193.40 THz附近, 带宽小于5.9 GHz, 峰值透射率高达94%, 工作区域长度仅有9 μm. 该器件可应用于密集波分复用系统.     

具有二阶和三阶非线性一维光子晶体中的耦合模孤子

研究同时具有二阶和三阶非线性的一维光子晶体中的耦合孤子动力学.从Maxwell方程出发,利用多重尺度法,导出了光学整流场与两个基频电场包络的非线性耦合模方程组,给出了耦合模方程组的孤子解.结果表明,由于二阶非线性导致的光学整流场对基频电场有调制作用,使得两个基频电场分量可以呈现为亮孤子亮孤子、暗孤子暗孤子及亮孤子-暗孤子对 当两个基频电场的振动频率趋于光子晶体频带的带边频率时,光学整流场消失