二维光子晶体中的缺陷研究

应用On shell方法研究带缺陷的二维光子晶体 ,缺陷的引入使得原来不透电磁波的禁带中 ,出现了缺陷模 ,即某一频率的电磁波可以透过 ,计算表明缺陷模的频率与透过率随着缺陷的性质及缺陷两边的层数而改变     

二维光子晶体中的无序数值模拟研究

应用on-shell方法研究弱无序情况下的二维光子晶体，无序的引入使得原来不透电磁波的禁带中，出现了共振模，即某一波长的电磁波可以透过，计算结果表明共振模的出现位置，条数多少及透过率随着无序程度的不同而变化。     

具有缺陷模的氧化铝光子晶体的光学传感性能

采用在周期性氧化电压信号中插入恒压波形的方法成功制备了具有缺陷模的一维氧化铝光子晶体. 这种晶体的透射光谱研究表明,缺陷的厚度对缺陷模的透过率具有显著影响,当缺陷厚度在180 nm时,光子禁带内部出现透过率为55%、半峰宽约为18 nm的缺陷模. 该缺陷模能够对进入到氧化铝孔道内部的液体物质做出响应,其位置与液体的折射率线性相关.     

Compton散射对磁化等离子体光子晶体缺陷模密温特性的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和有限时域差分法,对Compton散射对磁化等离子体光子晶体缺陷模密温特性的影响进行了理论分析和数值模拟。结果表明,与Compton散射前的情况相比,Compton散射使低温低频处光子禁带中存在缺陷模的明显度降低,缺陷模频率增大,缺陷模和透射率峰值减小;使高温高频处缺陷模和透射率峰值、缺陷模频率显著增大,禁带宽减小,缺陷模位置向高频方向移动。随着电子密度的增大,散射减小了禁带增大效应和缺陷模减小效应,增强了缺陷模频率增大效应;随着电子密度的降低,散射增强了禁带变窄效应、缺陷模峰值增大效应和缺陷模频率减小效应。利用Compton散射,可实现对缺陷模密温特性的有效控制。     

由单负材料组成的含有缺陷层的一维光子晶体结构中的缺陷模

用转移矩阵方法研究了由单负材料组成的含有缺陷层的一维光子晶体的透射特性.研究结果表明:当缺陷层存在时,会在原有光子晶体的禁带中出现缺陷模.缺陷模的位置随杂质层磁导率μ的增加从禁带的高频端向低频端移动;但随杂质层介电常数ε的增加却从禁带的低频端向高频端移动.利用该特性可以实现对光传播的动态调控. 关键词： 单负材料 光子晶体 缺陷模     

非线性一维光子晶体特性的动态调制

对含有非线性材料的一维光子晶体带隙结构进行了数值计算.在外部入射光强调制下,非线性缺陷层折射率的改变会引起禁带内缺陷模的移动,而光子晶体禁带位置与宽度基本保持不变；若基本周期层取非线性材料,随入射光强的改变,禁带内部缺陷模发生相同的移动,同时,禁带位置和禁带宽度也会发生移动.利用这一性质可以对光子晶体进行动态外部调制,在此基础上对非线性一维光子晶体动态滤波选频进行了实验设计.     

二维正方晶格光子晶体禁带特性

基于平面波展开法,以碳化硅构成二维正方晶格光子晶体,数值模拟了TE模、TM模二维光子晶体的禁带特性,结果表明,TE模更容易形成光子禁带。同时设计了以碳化硅构成二维正方晶格光子晶体波导,数值模拟了TE模、TM模波导的传输特性和禁带特性,结果表明,TE模构成的波导电磁波能够较好的传播,它们的光子禁带都没有出现。研究结论为光子晶体波导器件的开发提供参考。     

横磁模式下二维非磁化等离子体光子晶体的线缺陷特性研究

采用等离子体的分段线性电流密度卷积时域有限差分算法研究了横磁波入射时具有单一线缺陷的二维非磁化等离子体光子晶体的缺陷模特性. 从频域角度分析得到微分高斯脉冲的透射系数,并讨论该光子晶体的晶格常数、介质圆柱半径、周期常数、缺陷层参数和等离子体参数对缺陷模特性的影响. 结果表明,改变周期常数、缺陷层位置和等离子体碰撞频率不会改变缺陷模的频率,改变缺陷层介质圆柱的相对介电常数、半径和缺陷层到介质层的中心距离可以在不改变禁带宽度的前提下实现对缺陷模的调节,改变晶格常数、介质圆柱半径和等离子体频率能同时实现对禁带宽度和缺陷模的调节. 关键词： 等离子体 光子晶体 缺陷模 时域有限差分算法     

一维光子晶体掺杂缺陷模研究

用特征矩阵法计算了光波在包含多种掺杂缺陷的一维光子晶体中的传播规律,与不包含缺陷的结构相比较,在禁带中形成缺陷模。缺陷模的位置、数目和强度不仅和缺陷的产生方式有关,还和缺陷位置处的光学厚度及折射率的变化有关。当掺杂缺陷的位置呈等间距时,相应缺陷模也呈等间距排列。随着掺杂缺陷光学厚度的变化,缺陷模的位置、数目也随之变化。保持掺杂缺陷光学厚度不变,掺杂缺陷折射率的变化将会引起缺陷模强度的变化,并存在一个最大值。缺陷模的出现一般使带隙加宽,尤其是掺杂介质的折射率与周期介质的折射率差别较大时更加明显。掺杂空气介质时可使缺陷模的透射率近似为1。     

Comptonɢ���ʱ��Ż�����������Ӿ���ȱ��ģ��Ӱ��

应用多光子非线性Compton散射模型和分段电流密度卷积时域有限差分法,将入射光和Compton 散射光作为形成缺陷模的机制,研究了Compton散射对具有单一缺陷模的时变磁化等离子体光子晶体缺陷模的影响.结果表明:与Compton散射前相比,入射光频率低于等离子体频率时,禁带中仍存在明显的缺陷模,其频率随等离子体驰豫时间的增大而缓慢增大;等离子体弛豫时间相等时,等离子体均匀分布的禁带透射系数峰值比Epstein分布时小,两者的缺陷模特征都比较明显,但两者的禁带宽度及缺陷模之间的区别明显减小.     

Parameters of defect mode of 1D microwave waveguide photonic crystal with metal inclusions in the element that disturbs periodicity

Amplitude–frequency characteristics of the transmission coefficient of microwave waveguide photonic crystal with violation of periodicity are studied in the presence of a plane conducting small-size inclusion that occupies a part of the transverse cross section of the waveguide inside a disturbed layer located at different positions. The conducting small-size inclusion in the disturbed layer of photonic crystal causes the low-frequency shift of the defect mode in the band gap, and the maximum shift is observed when the metal inclusion is located at the interface or center of disturbance depending on the thickness of the disturbed layer.     

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.     

三元1维含缺陷层光子晶体带隙结构

利用传输矩阵法研究了含缺陷三元1维光子晶体的带隙结构,并通过数值模拟分析了光子晶体缺陷层厚度的变化对带隙结构产生的影响。结果表明:含缺陷对称分布的三元1维光子晶体,缺陷层厚度对禁带的带宽影响不大;在较宽的禁带中存在一个很窄的透射峰,该透射峰随着缺陷厚度的增加而红移。在一定的范围内,给出了该透射峰波长随缺陷厚度变化的非线性函数关系,在此基础上对禁带中该透射峰的半峰全宽做了计算,给出了半峰全宽随缺陷厚度变化的关系图。     

声子晶体材料的吸收对弹性波缺陷模的影响

为了研究声子晶体材料的吸收对缺陷模的影响,引入复波数,推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,计算了衰减系数和周期数对透射波和反射波中缺陷模的影响。得出:当周期数一定时,衰减系数对一维掺杂声子晶体的透射波和反射波中的缺陷模都有显著的影响,缺陷模的峰值随衰减系数的增加而迅速减小,缺陷模的宽度随衰减系数的增加而增大。当衰减系数一定时,缺陷模的峰值和宽度都随周期数的增加而迅速减小。     

含有多缺陷的一维光子晶体的完全透射及应用

计算了具有多缺陷且相对中间缺陷具有镜像对称结构的一维光子晶体的透射谱。在光子晶体的禁带中得到了多个完全透射峰且对称性地分布于禁带中心频率两侧。缺陷相距较近时，禁带中心不存在透射峰。所有透射峰都敏感地依赖于中间缺陷的折射率。     

一维光子晶体的缺陷模特性研究

利用传输矩阵法研究了缺陷层有吸收的一维光子晶体的带隙结构，在中心波长附近利用泰勒展开式的一级近似得到了缺陷模的高度和半峰全宽的计算公式.研究发现，消光系数、介质周期数和缺陷层厚度对缺陷模高度的影响较大，它们的增大均使缺陷模高度快速下降;而对半峰全宽的影响主要取决于介质的周期数，随周期数的增大缺陷模快速变窄.     

Multiband polaritonic filter made of piezoelectric superlattices

The polaritonic band structures and transmission spectra of piezoelectric-modulated superlattices are investigated for a variety of supercell configurations. In the absence of a defect layer a polaritonic-like band gap exists and relative band gap can reach as large as 19% for superlattices made of LiNbO₃. In the presence of a defect layer, the positions and number of defect modes can be controlled directly by the number of domains in a supercell, the widths of defect modes are determined by layer thickness difference between defect domain and the periodic domain. Such uniformly distributed in-gap modes make them ideal candidates for the potential multiband filters.     

镜像对称缓变准周期结构一维光子晶体的缺陷模

利用传输矩阵方法,研究了镜像对称缓变准周期结构一维光子晶体的缺陷模。结果表明,当镜像对称缓变准周期结构一维光子晶体的周期数增加时,禁带宽度逐渐展宽;引入缺陷后,出现缺陷模,缺陷模的波长随缺陷层厚度增加和缺陷层介质折射率的增大而向长波方向移动。     

Propagation of acoustic waves in the woodpile sonic crystal with a defect

Acoustic wave propagation in a woodpile sonic crystal with a defect is studied theoretically and experimentally. The woodpile sonic crystal is composed of polymethyl methacrylate square rods which orthogonally stacked together, and it is embedded in air background. Defects are created by varying the width and positions of the middle rods in the periodic structure. Defect bands and transmission spectra are calculated by using the finite element method with the periodic boundary condition and the Bloch–Floquet theorem. Frequencies of defect bands are strongly dependent on the width and positions of the middle rods in the periodic structure. The experimental transmission spectra of the woodpile sonic crystals with a defect are also presented and compared with the numerical results. The defect mode properties of the woodpile sonic crystal with a defect can be applied to design novel acoustic devices for filtering sound and trapping sound in defects.