一维多缺陷光子晶体的缺陷模

设计了一个多缺陷的一维光子晶体,并利用传输理论研究其透射谱.利用泰勒展式的一级近似,得到了缺陷模频率的解析表达式,进而得到紧束缚理论中的耦合因子.这些结论与实验结果或数值模拟相符合,可以很好地描述缺陷模的有关规律,对多通道滤波器的设计具有指导意义. 关键词： 光子晶体 缺陷模 紧束缚方法 耦合因子     

基于紧束缚理论的一维多镜像光子晶体特性研究

基于紧束缚理论,分析了一维多镜像光子晶体中多缺陷模的产生及缺陷模式分裂的机理,建立了缺陷模频率与缺陷层相对位置的关系模型.采用传输矩阵理论研究了双镜像光子晶体的光学传输特性,并讨论了光子晶体周期层数、入射角度、介质层厚度等及介质的相对折射率差等参数对光子晶体缺陷模特性的影响.模拟结果表明,调整光子晶体参数和缺陷层的相对位置可有效调控光子晶体的缺陷模特性,可为光子晶体多通道滤波器等光学器件的设计和应用提供一定的理论参考.     

含色散介质的一维光子晶体微腔中简正耦合模的物理图像

对一维光子晶体中的色散介质采用洛伦兹振子模型,对线性层及色散δ层均采用传输矩阵的方法,研究了一维含色散介质的光子晶体微腔中的简正耦合模.通过改变洛伦兹振子和微腔之间的失谐频率,分析了简正耦合模频率的变化情况.在失谐频率比较大时,光与洛仑兹振子间的耦合作用较小,简正耦合模中的一个接近腔模频率,而另一个则接近洛仑兹振子的共振频率;在失谐频率比较小时,光与洛仑兹振子间的耦合作用较大,简正耦合模与未耦合的腔模频率和洛仑兹振子的共振频率之间的差别较为明显.最后通过引进该结构的复有效折射率,对含色散介质的系统,由于带隙中间的共振模被湮灭并分裂为左右两个耦合模,其复有效折射率虚部在原共振峰处跃变为一较大值,而在新生成的两个耦合模附近趋近于零,光与色散介质相互耦合而形成的腔极化激元的物理图像十分清晰.     

极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率的关系

采用改进的线性组合算符法和幺正变换方法,研究极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率ωc的变化关系.得出束缚磁极化子的声子平均数由两部分组成:第一部分是由于电子一体LO声子相互作用所引起的;第二部分则是电子-SO声子相互作用引起的.而且当λ＜20× 1012s-1时,声子平均数随着回旋共振频率ωc的增加而迅速增加,这主要是由于磁场的加入使电子声子的相互作用增强而引起的.     

超高精细度微光学腔共振频率及有效腔长的精密测量

超高精细度微共振器是实现原子或者其他偶极子与腔强耦合作用的基本部分, 在腔量子电动力学(QED)、弱光非线性效应及微光学器件研究中扮演着重要的角色. 微腔基本参数的精密测量最终可以确定腔与原子的耦合系数、腔场衰减率, 对决定系统的动力学特性具有重要的意义. 但是由于超高精细度光学微腔本身的构造和多层镀膜的特点, 高精度地确定其共振频率及有效腔长存在一定困难. 本文结合修正的多层介质膜模型, 实验上完成了膜层为37层的超高精细度光学微腔在不同共振频率下有效腔长的精密测量, 获得了超高精细度光学微腔的共振频率及波长; 理论计算分析与实验测量结果相符, 对纵模间隔的测量精度误差低于0.004 nm, 较为修正前提高了约两个量级. 同时给出了对应不同模式数下, 光波渗入到介质中的深度. 该方法可望应用到其他微共振器的精密测量中. 关键词： 光学微腔 高精细度 共振频率     

微波脉冲与不同形状带矩形孔缝腔体耦合的数值模拟

 利用时域有限差分法对微波脉冲与带矩形孔缝的矩形和圆柱形腔体两种系统的线性耦合过程进行了研究。首先用数值方法分析了耦合过程中的场增强现象、脉宽展开现象和腔体调制现象,并发现了耦合过程中微波脉冲存在频谱分离现象。当微波脉冲的电场与孔缝窄边平行时,借助耦合函数对两个系统内部耦合场的分布特性进行了研究,结果表明在与孔缝窄边垂直的平面内,越靠近腔体壁,耦合场越弱。此外,两种腔体内部的耦合场在腔体截面内均呈现准周期振荡分布,矩形腔体内部耦合场振荡的幅值较均匀,而圆柱形腔体内部耦合场幅值在其截面中心附近区域最大;除了孔缝附近区域外,圆柱腔体轴线两端的耦合场远大于矩形腔体相应的耦合场。最后,研究了孔缝耦合共振频率与孔缝尺寸的关系,结果表明系统耦合共振频率不只与孔缝尺寸有关,而是由孔缝尺寸和腔体形状及其对微波脉冲的反射特性共同决定。     

抛物量子点中强耦合束缚磁极化子的性质

采用Pekar类型的变分方法研究了抛物量子点中强耦合束缚磁极化子的基态和激发态的性质.计算了束缚磁极化子的基态和激发态的能量、光学声子平均数以及束缚磁极化子的共振频率.讨论了这些量对回旋频率和有效束缚强度以及库仑束缚势的依赖关系.数值计算结果表明:量子点中强耦合束缚磁极化子的基态能量和共振频率以及光学声子平均数均随量子点的有效束缚强度的增加而减小,基态能量随库仑束缚势的增加而减小,随回旋频率的增加而增大.     

夹心式纵-扭复合模式压电超声换能器的共振频率

本文对夹心式纵－扭复合振动模式压电超声换能进行了研究，从换能器的等效电路出发，在无耦合时，得出换热能器纵向振动模式及扭转振动模式的各自共振频率方程，实验表明，换能器各自共振频率的测试值与理论计算值基本符合。     

表面磁极化子的回旋共振性质

在磁场中有不少的极性晶体,电子和体纵光学声子的耦合弱,而与表面光学声子的耦合强。本文讨论电子和体纵光学声子耦合弱,与表面光学声子耦合强时对表面磁极化子的性质的影响。采用改进了的线性组合算符法导出了磁场中表面极化子的回旋共振频率和回旋共振质量,对AgCl晶体进行了数值计算。结果表明,磁场中表面极化子的回旋共振频率和回旋共振质量随磁场的增加而增加。     

极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率的关系

采用改进的线性组合算符法和幺正变换方法,研究极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率 的变化关系。得出束缚磁极化子的声子平均数由两部分组成：第一部分是由于电子—体LO声子相互作用所引起的;第二部分则是电子－SO声子相互作用引起的。而且当 时,声子平均数随着回旋共振频率 的增加而迅速增加,这主要是由于磁场的加入使电子声子的相互作用增强而引起的。     

点缺陷二维光子晶体波导的出射光集束

光子晶体器件在高密度集成光通信中有广泛的应用,为解决光子晶体波导出射光场的空间控制,采用时域有限差分法分析光子晶体波导结构的缺陷传播特性,提出基于点缺陷优化波导结构,通过在波导出射口两侧加上点缺陷,出射光方向性有显著提高,实现三点光源干涉系统的光集束。模拟结果表明缺陷态越靠近能带结构中央,共振腔的耦合效率越高;相反,缺陷态越靠近能带结构边缘位置,则共振腔耦合效率越低,因此,选取禁带区域四分之一处对应的点缺陷,可以有效实现波导出射的光集束。     

Temperature and pressure scaling of the alpha relaxation process in fragile glass formers: A dynamic light scattering study

We have experimentally observed the eigenmode splitting due to coupling of the evanescent defect modes in three-dimensional photonic crystals. The splitting was well explained with a theory based on the classical wave analog of the tight-binding (TB) formalism in solid state physics. The experimental results were used to extract the TB parameters. A new type of waveguiding in a photonic crystal was demonstrated experimentally. A complete transmission was achieved throughout the entire waveguiding band. We have also obtained the dispersion relation for the waveguiding band of the coupled periodic defects from the transmission-phase measurements and from the TB calculations.     

A graphene quantum dot realized by an armchair graphene nanoribbon with line defect

The electron transport in a semiconducting armchair graphene nanoribbon with line defect is theoretically investigated, by coupling it to two normal metallic leads. It is found that the line defect induces a new localized quantum state near the Dirac point, and that the coupling between this state and the leads provides a channel for the resonant tunneling. This means that such a finite‐size nanoribbon can be viewed as a quantum dot. When two line defects are present simultaneously, a coupled quantum dot forms, leading to the splitting of the conductance peaks. With these results, we propose such a structure to be a promising candidate of an electron transistor. (© 2013 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

左手材料的响应频段和单元尺寸关系的研究

目前左手材料的负折射现象只发生在微波波段,通常把发生负折射现象的这个频率波段称为响应频段.由于左手材料的响应频段的频率很低,而常用的波源是太阳光或者是可见光,因此左手材料的应用受到极大的限制.如何使左手材料的响应频段从低频移到高频或者说从微波波段移到可见光波段是迫切需要解决的问题.在周期性结构的左手材料中影响响应频段的因素很多,例如周期性结构的单元形状、单元尺寸等等.文中通过改变周期性结构左手材料的单元尺寸实现了响应频段的移动,同时经实验和计算机模拟得到了单元尺寸和响应频段的关系即随着单元尺寸变小响应频段 关键词： 左手材料 周期性结构 单元尺寸 响应频段     

三包层长周期光纤光栅谐振波长与薄膜光学参数的关系

通过求解严格的耦合模理论建立的三包层结构长周期光纤光栅特征方程,研究了三包层长周期光纤光栅谐振波长与第二包层(薄膜)的折射率和厚度之间的关系。结果发现,随着膜厚及折射率的增大,谐振波长偏移的变化分成三个区域,这与Nicholas D R的实验结果相符。利用HE/EH模的判据数,对三个区域的模特性进行了分析,给出了区域划分的衡量标准。给出了在不同薄膜参数时的长周期光纤光栅透射谱,发现一阶低次HE模式的耦合强度要远大于一阶低次EH模式。     

分段共振耦合RFQ的调谐与测量

对一长度为3m的分段共振耦合RFQ冷模进行了多次调谐和测量,得到了RF电场平整度好于4%的场分布;解决了分段共振耦合RFQ调谐时耦合单元处RF电场分布出现的台阶问题;确定了分段共振耦合RFQ的调谐步骤.     

左手介质对谐振腔谐振频率的影响

在谐振腔设计过程中, 谐振腔的品质因数以及谐振频率都是需要考虑的关键因素. 传统的方法是通过减小谐振腔的尺寸或者利用高次模来提高谐振腔的谐振频率, 但是由于两种方法都有其局限性, 导致设计结果并不理想. 通过理论计算与模拟仿真相结合的方法, 对影响谐振腔谐振频率的因素进行分析, 得出了填充介质的材料属性与谐振腔谐振频率的关系. 理论计算显示: 当用“左手介质”作为谐振腔的填充物质时, 可以在不改变谐振腔尺寸的基础上提高谐振频率. 高频结构仿真器(high frequency structure simulator)的仿真数据也证明了以上结果, 从而得出谐振腔的谐振频率可以不受谐振腔尺寸的限制. 相较于传统理论而言, 研究结论有进一步的发展, 为探索和设计新颖的谐振腔提供了理论依据.     

Generation of self-oscillations from a singly resonant periodically poled potassium titanyl phosphate crystal frequency doubler

We report on the generation of self-oscillations from a continuously pumped singly resonant frequency doubler based on a periodically poled potassium titanyl phosphate crystal （PPKTP）. The sustained square-wave and staircase curve of self-oscillations are obtained when the incident pump powers are below and above the threshold of subharmonic-pumped parametric oscillation （SPO）, respectively. The self-oscillations can be explained by the competition between the phase shifts induced by cascading nonlinearity and thermal effect, and the influence of fundamental nonlinear phase shift by the generation of SPO. The simulation results are in good agreement with the experiment data.     

Analysis on vibration characteristics of large-size rectangular piezoelectric composite plate based on quasi-periodic phononic crystal structure

Based on the theory of composite materials and phononic crystals (PCs), a large-size rectangular piezoelectric composite plate with the quasi-periodic PC structure composed of PZT-4 and epoxy is proposed in this paper. This PC structure can suppress the transverse vibration of the piezoelectric composite plate so that the thickness mode is purer and the thickness vibration amplitude is more uniform. Firstly, the vibration of the model is analyzed theoretically, the electromechanical equivalent circuit diagram of three-dimensional coupled vibration is established, and the resonance frequency equation is derived. The effects of the length, width, and thickness of the piezoelectric composite plate at the resonant frequency are obtained by the analytical method and the finite element method, the effective electromechanical coupling coefficient is also analyzed. The results show that the resonant frequency can be changed regularly and the electromechanical conversion can be improved by adjusting the size of the rectangular piezoelectric plate. The effect of the volume fraction of the scatterer on the resonant frequency in the thickness direction is studied by the finite element method. The band gap in X and Y directions of large-size rectangular piezoelectric plate with quasi-periodic PC structures are calculated. The results show that the theoretical results are in good agreement with the simulation results. When the resonance frequency is in the band gap, the decoupling phenomenon occurs, and then the vibration mode in the thickness direction is purer.     

地表振动传感器质量对水平耦合谐频的影响*

使用振声法探测埋地物体时,表层土壤松软导致地表振动传感器在耦合环节发生谐振, 造成谐频附近的信号失真,限制了所采信号的可用频段。针对传感器在水平方向的耦合谐振问题,该文研究了传感器质量对谐振频率的影响。仿真对比了传感器质量为2~250 g情况下信号采集系统的频响特征,并在季节性的冻土地表开展了对比实验与横波波速测量实验。仿真与实验结果表明：250 g传感器所对应的耦合谐频不超过800 Hz;2 g传感器的耦合谐频可超过1200 Hz;传感器质量越轻,耦合谐振频率越高,所采信号的可用频段越宽。