偏振态对复周期光子晶体禁带的影响

对于一维复周期光子晶体,当制作用的波长满足一定条件时可以实现禁带的展宽,本文利用传输矩阵法数值计算了偏振态对折射率渐变的一维复周期全息光子晶体的禁带的影响。通过计算发现,制作波长不等的复周期结构光子晶体,随着再现光的照射角度增大,S偏振态下禁带出现分裂;P偏振态下禁带均可视作完整展宽,没有分裂现象。同一制作波长两次曝光制作的复周期结构,不论是P偏振还是S偏振,禁带均实现展宽而没有分裂。这一结果对实现一维全息光子晶体禁带展宽具有指导意义。     

准完全带隙胶体非晶光子晶体

三维面心立方结构的固有的高对称性使其只具备非完全光子带隙,而非晶结构可降低对称性导致准完全光子带隙的出现.实验结果表明非晶胶状晶体具有准完全光子带隙.非晶胶状光子晶体中的光子带隙的禁带宽度与波长均不随光入射到样品池的角度的变化而明显变化.其禁带宽度比SiO₂小球面心单晶的禁带宽度宽得多 关键词： 光子带隙 非晶 光谱     

可变晶格常数乙醇-二氧化硅胶质光子晶体中的Raman散射

制备了乙醇 二氧化硅三维胶质光子晶体，其晶格常数随着晶体高度的变化而变化.用皮秒 脉冲激光在不同高度激发光子晶体中乙醇产生Raman信号，得到了两个结果：1）即使Raman 信号的中心频率与光子晶体的带隙中心频率一致，在其禁带方向上测得的强度也没有被抑制 到与带隙深度同样的量级；2）尽管单纯的具有Raman信号频率的入射光的透过率随着高度的 变化而剧烈变化，但在光子晶体中产生的Raman信号强度却几乎不随高度的变化而变化，即 光子晶体的赝带隙几乎没有影响在禁带方向上测得的Raman信号强度.基于“光子晶体 关键词： 光子晶体 Raman散射 赝带隙 内部光源     

二维空心介质柱型三角晶格光子晶体的完全光子禁带

利用时域有限差分方法理论研究了由介质锗柱组成的二维三角晶格光子晶体的完全光子禁带。研究表明,对于由圆形空心锗柱排列在空气中组成的三角晶格光子晶体,TM偏振和TE偏振的光子禁带存在重叠,因而具有完全禁带。当锗柱的形状为空心三角形时,可实现宽度为0.074(2πc/a)的完全带隙,该带隙宽度达到了中心频率的16.2%。     

对称缺陷复合光子晶体的偏振特性研究

用传输矩阵法研究了在不同入射角时对称缺陷复合光子晶体[D(AB)mD]2结构s偏振和p偏振的光传输特性。计算结果表明:对称缺陷复合光子晶体[D(AB)mD]2结构中的禁带出现两个完全共振透射峰。随着入射角的增大,s光和p光的带隙中心和透射峰都向高频方向移动,s光的带宽增大,p光的带宽减小,但带隙中心始终相同。通过微小地改变入射角可改变透射峰的频率和偏振态。此结果为该结构实现双通道方位开关和偏振器提供了理论依据,也为拓宽该结构带隙和得到所需要的偏振光提供了理论基础。     

紫外区全角度光子晶体反射镜

根据角域叠加原理,在石英玻璃基板上用全介质膜系实现了紫外区域全角度一维光子晶体反射镜的设计。采用两个不存在全角度反射带的一维光子晶体在角域上叠加,通过传输矩阵方法,从理论上计算合成光子存在全角度禁带,禁带波长范围328．95～352．11nm,相对带宽为6．80％。实验上采用HfO2和SiO2两种薄膜材料,用电子束蒸发的方法在石英玻璃基板上制备合成光子晶体。若透射率在1％以下为光子晶体禁带,则禁带波长范围从331．2～350．4nm,相对带宽5．63％。从而证明了角域叠加设计的正确性。     

二维复式晶格完全带隙光子晶体缺陷频率的分析

提出了一种具有完全带隙的二维复式晶格光子晶体,该晶体是在二维正方形格子中,旋转截面为正方形的柱子,同时在每个原胞中心引入圆形截面的柱子而形成的,并在其中引入点缺陷。运用平面波展开法并结合超晶胞理论分析此缺陷态光子晶体的频率特性。仿真结果表明,通过调节缺陷的尺寸、角度等结构参量,可以改变缺陷态频率的位置,使TE和TM模缺陷态频率一致,TE模和TM模同时谐振,处于缺陷态频率的入射光就能够完全耦合进点缺陷,具有较高的耦合效率。这种结构的复式晶格完全带隙光子晶体为制作完全带隙光子晶体谐振腔提供了理论基础。     

三维光子晶体典型结构完全禁带的最佳参数理论分析

基于平面波展开法，理论分析了晶格结构、填充率、介电常数比等因素对fcc，diamond，woodpile三种三维光子晶体典型结构完全禁带的影响.三种结构中，fcc结构由于高对称性导致的能级简并，只适用于密堆积排列的反蛋白石结构；diamond结构非常容易产生高带隙率的完全禁带，并且可以通过调节多项参数得到所需的完全禁带；woodpile结构参数调节范围比较宽，为实验制备带来方便.对于不同的三维光子晶体结构，随着介电常数比的增大，完全禁带的宽度和带隙率也会随着增大.还发现了一些以前未引起注意的现象. 关键词： 三维光子晶体 完全禁带 介电常数比 带隙率 平面波展开法     

二维光子晶体偏振滤波分束器的设计与优化

设计了一种基于二维光子晶体的偏振滤波分束器.利用平面波展开法计算光子晶体带隙,确定入射光波1 550nm下获得单偏振光的微结构参数,利用时域有限差分法对90°弯折缓冲层和分支冲击壁进行优化.分束器实质为在二维光子晶体阵列中引入缺陷而构成的波导,利用光子带隙效应和线缺陷90°偏转将入射光中的TM偏振分量(或TE偏振)完全过滤,得到单偏振光,最后通过Y型分支实现1∶1的单偏振光分光输出.仿真结果表明总输出/输入功率比达到68%.     

复合周期的介质-液晶光子晶体研究

本文研究了掺入各向同性周期性介质层缺陷的一维复合周期胆甾型液晶光子晶体的禁带特性.发现同一般的胆甾型液晶不同,复合介质-液晶周期结构对左旋偏振入射光和右旋入射光都会出现共同禁带.当各向同性介质层占一个周期的厚度比例越小,左旋偏振光的禁带效应逐渐消失,而右旋偏振光的禁带则逐渐合并变大;且各向同性介质的折射率越大,则两种偏振光的禁带效应越明显,更容易出现共同禁带;通过调整厚度比,可以在可见光范围内出现对应红、绿、蓝色波长的禁带,从而可以用于液晶显示的反射式彩色滤光片. 关键词： 胆甾型液晶 光子晶体 禁带 缺陷     

Large forbidden angles for a two-dimensional photonic crystal of connected-honeycomb lattice

The off-plane band structures of a two-dimensional photonic crystals of connected-honeycomb lattice are calculated by the plane-wave expansion method. To investigate how the band gaps vary with the off-plane angle, an effective refractive-index model is employed to work out the corresponding angular gap map. We find that the connected-honeycomb lattice can provide forbidden angles taking up as much as 58.6% of the solid angle. The result will be helpful in the design of photonics devices incorporating two-dimensional photonic crystal structures.     

Anisotropy of light propagation in thin opal films

Thin opal films are prepared by crystallization in a moving meniscus, and their optical transmission spectra are recorded in polarized light and studied. It is shown that the anisotropy of light propagation in the films is unambiguously related to the photonic band structure of opal and depends on the angle of incidence, the orientation of the incidence plane with respect to the opal lattice, and the wavelength and polarization of the incident light. Azimuthal diagrams of transmitted polarized light are constructed in the range of photonic band gaps of three orders for oblique incidence of a light beam. The anisotropy is found to vary with the light wave-length independently in perpendicular polarizations. A model of the band structure of opal wherein opal is represented as an fcc lattice of close-packed spheres adequately describes the optical transmission of opal films only in the range of the first-order photonic band gap.     

用特征矩阵法研究一维激光全息光子晶体的禁带特性

介质中传播方向相反的2束激光干涉可形成具有一维周期结构的体积全息图,而这种全息图可以看作一维光子晶体,称为一维激光全息图光子晶体,用特征矩阵法研究了一维激光全息图光子晶体的透射谱中的禁带随入射角、记录波长、介质折射率、折射率调制度的变化规律。结果表明：当入射角变大,激光波长、介质折射率及介质折射率调制度变小时, 禁带的位置向短波方向移动, 禁带宽度减小。     

Influence of the polarization and optical axis on the transmission behavior in a one dimensional photonic crystal containing uniaxial metamaterial

In this letter, we introduce a one-dimensional photonic crystal (1DPC) structure with a uniaxial metamaterial defect layer. It is proposed to control the transmitted wave of the defect mode by adjusting the orientation of the optical axis and incidence angle for both polarization states. The 4 × 4 transfer matrix method was employed to calculate the transmittance spectrum of the proposed structure. It is shown that the photonic band gaps, the intensity and the peak wavelength of the defect mode depends on the polarization, the orientation of the optical axis and the incidence angle of the wave, due to the strong anisotropy of the metamaterial. The transmittance spectrum curves at different optical axes of the uniaxial metamaterial and the distinct incidence angles are illustrated graphically. It is shown that the defect mode appears as a peak in the transmission spectrum. Pronounced contrasts in the intensity, wavelength positions of the defect mode and photonic band gap were demonstrated depending on the incidence angle and the orientation of the optical axis of the uniaxial metamaterial defect layer for both polarizations. Our structure offers a great variety of possibilities for designing and controlling the transmitted intensity of the defect mode.     

一维光子晶体的透射谱特性

利用传输矩阵法研究了一维光子晶体的透射谱特性,数值模拟得到了可见光波段一维光子晶体中的透射谱特性,计算结果表明可见光波段入射波长变化时,透射谱禁带宽度发生变化。研究结果为可见光波段一维光子晶体器件的设计提供了理论依据。     

Polarization Beam Splitter Based on Self-Collimation Effect in Two-Dimensional Photonics Crystal

A photonic crystal polarization beam splitter based on the self-collimation effect is proposed. By means of the plane wave expansion method and the finite-difference time-domain method, we analyse the splitting mechanism in two alternative ways： performing a band gap structure analysis and simulating the field distribution. The results indicate that two beams of different polarizations can be split with an extinction ratio of nearly 20 dB in a wavelength range of POnm. The splitter may have practical applications in integrated photonic circuits.     

六角格子光子晶体带隙特性

应用平面波展开法研究光子晶体的带隙特性,数值模拟空气圆柱半径与晶格常数的比值变化时,TE模和TM模禁带特性,得出六角晶格光子晶体具有较大的TE模和TM模光子禁带带隙,并且具有较高的带隙宽度重合范围。结果为光子晶体器件的制作提供理论依据。