基于Mie散射理论对砷化镓光子晶体安德森定域化研究

 基于Mie散射理论和低浓度近似,对砷化镓作为散射体光子晶体中的安德森定域化参量进行了理论计算,并分析了影响定域化现象的各种因素。结果表明:在散射体体积分数为10%,相对折射率大于3.8时,远红外区50~65 μm范围内出现严格的定域化现象;随着散射体半径的增大,定域化区向长波方向移动,且定域化参量先增大后减小。     

中红外区二氧化钛反蛋白石光子晶体的光子定域化研究

为了得到二氧化钛反蛋白石光子晶体中影响光子定域化的规律,基于Mie散射理论和低浓度近似,对光子定域化参量进行了数值计算与理论分析,发现在该氧化物的剩余射线区内,入射波长和散射体大小对光子定域化有明显的影响.结果表明,在散射体浓度为10%,相对折射率大于3.8时,在中红外区13.3～15.3 μm范围内出现了光子定域化现...     

基于Mie散射理论的光子晶体安德森定域化研究

基于Mie散射理论和低浓度近似,对磷化镓光子晶体的安德森定域化进行了理论计算,并分析了影响定域化参量的各种因素。结果表明,在浓度为10%,折射率比值大于3.8,无吸收状态下,中红外区出现了安德森定域化现象,并且随粒子半径的增大,定域化区向长波段移动,且基质折射率的增大使定域化现象减弱。研究结果为该类晶体的定域化现象提供了理论参考。     

含金属散射体的中红外无序介质的光子定域化理论研究

基于Mie散射理论发现,各种金属在中红外区的各个频率点上的散射行为均极为相近,是一种在中红外区反照率高但散射效率较低的散射体.在浓度为10%时,介质的定域化参量最小只能达到6.6,并且与体系的常用基质材料无关.数值研究揭示了这种金属散射体系统与低吸收、高折射率散射体系统间的内在联系 关键词： 光子定域化 无序介质 中红外 Mie散射 金属     

类Opal光子晶体红外区安德森定域化理论研究

本文根据Mie散射理论和低浓度近似下,对在中红外区高折射率半导体材料AlP等做为散射体的类Opal光子晶体的安德森定域化进行了理论研究,发现在浓度为10%,折射率比值大于3.8,无吸收状态下,此类晶体将出现两个定域化区.同时为此类晶体的定域化研究提供了一个比较理想的处理方法.     

红外区金属氧化物反蛋白石光子晶体的安德森定域化研究

根据Mie散射理论,在低浓度近似下,对中红外区由金属氧化物构成的反蛋白石光子晶体的禁带的存在区域,即光子定域化区进行了研究。发现在浓度为10%,此类晶体在中红外区将出现多个光子禁带区域,并且计算了影响定域化区域的各种因素。由此可知利用材料在剩余射线带内折射率小于1的特性,我们可以制备出中红外区和远红外区存在禁带的光子晶体。这一结果为反蛋白石晶体的研究提供了理论方法。     

中红外低浓度无序介质的光子定域化理论研究

提出一些折射率比锗还高的中红外材料(第一类)以及中红外反常色散材料(第二类)可以用于无序介质的光子定域化研究.基于Mie散射理论的研究发现,即使在低浓度散射体近似下,也容易在第一类无序介质中实现光子定域化;同时可在第二类无序介质中实现一定意义下(含一定的吸收)的光子定域化,且频率位于各自的剩余射线带内.研究还发现,基质的折射率效应在这两类无序介质中的作用完全不同.还提出了散射体平均等效散射截面饱和的假设,讨论了因此而导致的问题 关键词： 光子定域化 无序介质 中红外 反常色散     

非磁化等离子体光子晶体的禁带周期特性研究

用时域有限差分法（Finite-Different Time-Domain,FDTD）中的电流密度卷积（Current Density Convolution,JEC）算法讨论了一维非磁化等离子体光子晶体的禁带周期特性,分析了非磁化等离子光子晶体的周期结构和等离子体参量对其禁带周期的影响.以微分高斯脉冲为激励源,用电磁波通过非磁化等离子体光子晶体后所得的透射系数来讨论非磁化等离子体光子晶体的禁带周期特性.结果表明,通过改变参量可以获得不同的禁带周期特性.     

电子密度对等离子体光子晶体禁带特性的影响

从Maxwell方程出发,采用类似于量子力学Kronig-Penney模型求解周期势的方法,结合双水电极介质阻挡放电的实验结果,研究了电子密度ne对一维等离子体光子晶体禁带特性的影响。研究发现:电子密度对等离子体光子晶体光子禁带的位置和宽度均有重要的影响;等离子体光子晶体的禁带宽度随电子密度的增加而增大,增长速率为电子密度的函数;等离子体光子晶体的截止频率、光子禁带边缘频率随电子密度的增大而增大。给出了当等离子体光子晶体具有显著禁带宽度时的电子密度的理论临界值。     

二维光子晶体负折射现象条件及特性研究

结合光子晶体带隙图和等频率线图分析了二维光子晶体中出现负折射现象的条件,得出了负折射现象出现的频率范围.采用有限时域差分法模拟了光在光子晶体界面和内部的传输行为,验证了以上理论所给出的负折射出现的频段,观察到了明显的负折射现象.比较了不同介质、不同晶格结构光子晶体中不同频率的负折射行为.提出一种新结构的六角型二维三角晶格光子晶体分光镜的模型.     

基于对称广义Fibonacci光子晶体结构的电光可调谐滤波器

本文构建了含有电光材料LiNbO₃的一维对称广义Fibonacci光子晶体结构,提出并设计了一种基于该结构的可调谐滤波器,并利用传输矩阵法对设计的滤波器的可调谐滤波特性进行了理论研究.数据模拟结果表明:保持对称广义Fibonacci光子晶体的几何结构不变,通过改变电极所在处施加在电光介质(LiNbO₃)层上的外加电场,即可实现滤波器的滤波通道波长的调节,滤波通道波长的改变与外加电压呈线性关系,随着外加电压的增加,滤波通道波长向短波长方向移动.此外,电压一定时,通道波长随光的入射角的增加向短波长方向移动;光的入射角一定时,外加正电压下,通道波长随电压增加发生蓝移,而外加负电压下,通道波长随反向电压的增加发生红移.最后,讨论了双电场作用下的多通道波长滤波器的结构极其特性.以上结果对于新型光子晶体器件的设计具有重要的参考价值.     

一维光子晶体带隙结构研究

在考虑介质色散的基础上,研究了介质层厚度对光子晶体带隙结构的影响.利用传输矩阵法,计算了以LiF和Si两种材料组成的一维光子晶体带隙结构.结果表明,介质层厚度的增加会引起禁带的红移,厚度减小会引起蓝移.分析了含空气缺陷层、金属缺陷层的光子晶体结构,发现空气缺陷层对带隙结构的高反射区域变化不大,而在低反射区域,反射系数为零的波带之间出现了两边反射系数增加,中间反射系数减小的情况.在金属缺陷层的带隙结构中,金属对整个波长范围光的吸收作用不同,金属对低反射区1.6 μm、1.85 μm处透射率较大的透射光吸收作用明显,而在1.28~1.38 μm处透射率波长区间,几乎无吸收.     

利用冲击波作用光子晶体产生蓝光的研究

研究了一种利用冲击波作用光子晶体产生蓝光的新方法.通过模拟光子晶体受冲击波作用后折射率的变化,对470 nm蓝光,设定光子晶体的参量,研究了冲击波引起光子晶体带隙的变化,计算了需要冲击波的速度,分析了影响蓝光线宽和中心波长的因素.结果表明,变频后的光波线宽随冲击波和固定反射面的距离而变化,距离大时,线宽较小,距离小时,线宽较大,可以利用光子晶体的滤波作用对输出光波线宽进行控制,获得带宽稳定的或变化的输出光波.环境温度变化、光子晶体材料吸收特性影响光子晶体的带隙分布,进而影响蓝光的中心波长.研究结果对研制新的蓝光光源具有重要参考价值,同时也为其他相干光源的产生提供了一种新的技术.     

基于光子晶体光纤中受激布里渊散射的光载波抑制

设计了一种基于光子晶体光纤中受激布里渊散射的载波滤波器.该滤波器利用两个环形器和一段光子晶体光纤构成了一个环形腔,这种腔结构有效地降低了光纤中受激布里渊散射的阈值.理论分析了光子晶体光纤载波滤波器对提高光调制深度和射频增益的影响.利用25 m的高非线性光子晶体光纤作为受激布里渊增益介质,当入射载波功率为70 mW时,微波光子信号的射频增益为5.38 dB,实验结果与理论计算相吻合.     

基于对称广义Fibonacci光子晶体结构的电光可调谐滤波器

本文构建了含有电光材料LiNbO3的一维对称广义Fibonacci光子晶体结构,提出并设计了一种基于该结构的可调谐滤波器,并利用传输矩阵法对设计的滤波器的可调谐滤波特性进行了理论研究.数据模拟结果表明:保持对称广义Fibonacci光子晶体的几何结构不变,通过改变电极所在处施加在电光介质(LiNbO3)层上的外加电场,...     

二维非晶光子材料的缺陷态

应用多重散射方法计算了二维介质柱构成的非晶光子材料的缺陷态。在非晶光子材料中抽掉不同位置的圆柱会产生频率不同的缺陷模，但缺陷模的能量都是非常局域的，能量基本上集中在以缺陷波长1／3为半径的圆内。这表明非晶光子材料中形成的缺陷模不仅具有周期性光子晶体的缺陷模的强局域化特征，同时缺陷模更富于变化。     

非水溶性光致聚合物光子晶体的研制

报道了一种新型的利用激光全息技术制作光子晶体的记录材料,即自制的非水溶性光致聚合物.用绿光作为光源对材料性能参量做简单测试,经测试其衍射效率可达85%,在波长为514.5 nm处拥有较高的吸收率,且该材料的后处理过程简单,只需热烘.利用Matlab简单模拟全息法制作光子晶体的过程,经模拟得到干涉的光束越多,光子晶体的晶格结构越复杂.设计了制作二维、三维光子晶体的实验光路,分光元件分别为掩模板和去顶棱镜.实验结果表明,利用非水溶性光致聚合物可制作大面积、大体积、耐高温和高强度的二、三维光子晶体,且其晶体结构与Matlab模拟的结果基本一致|利用非水溶性光致聚合物作为记录材料时,光路的搭建是影响实验结果的重要因素.