蜂巢光子晶格中光波的无衍射和反常折射

空间频率模式的光子带隙反映了光波在周期性结构中的线性传输特性.以这种线性传输特性为基础,研究了蜂巢光子晶格中光波的无衍射和反常折射.通过详细分析带隙结构第一通带上的衍射与折射特性,得出了光波发生反常衍射和折射的入射条件.匹配不同的入射条件,数值模拟了光波的无衍射传输和反常折射现象.结果表明:将入射光束的波矢设置在蜂巢晶格布里渊区中正常、反常衍射区的交界处,可使高斯光束沿x轴、y轴方向的衍射得到有效抑制;以多光束干涉场作为入射光场,可对蜂巢晶格进行模式匹配,激发第二布里渊区的传输模式;进一步将模式匹配后入射光场的波矢设置在反常折射区,可实现光波的反常折射.     

应用不对称一维光子晶体结构制备窄光谱LED

对周期性的GaAlAs／AlAs模块堆积组成的有缺陷的一维光子晶体的光波传输模式进行了理论与实验研究。由于堆积结构的周期性受到破坏,导致了光子晶体中模密度发生变化,光波的传播也发生了变化。对模密度和光的传播模式分别用流行的光子能态理论和光学传输矩阵进行了计算和模拟。计算发现采用不对称结构的一维光子晶体结构在实际应用中有更大的灵活性。用金属有机物化学汽相沉积方法实现一维光子晶体,并用于裁剪普通的发光二极管电致发光谱,在20mA的激发电流下,半峰全宽为2．8mm,单色性优 于共振腔发光二极管。在较大的激发电流下,带边发射的增强现象也被观测到。     

一维冷原子晶格中相干诱导三光子带隙

基于电磁感应透明技术,将相干耦合的Tripod型原子俘获在一维光晶格中并使其呈高斯型分布,由于介质的折射率被一维光晶格周期性调制,从而实现动态调控的三光子带隙结构.通过求解光场与原子相互作用密度矩阵方程以及光波在周期性介质中散射的传输矩阵方程,计算出探测场在相干驱动介质中的稳态反射谱和透射谱.计算结果表明:光子带隙的位置、宽度以及反射率可以通过改变两个耦合场的失谐、强度和几何布拉格失谐来调谐.     

可用于拓宽光波单向传输带宽的光子晶体异质结构界面

基于光波单向传输的全光二极管在集成光通信、全光网络和光信息处理中有重要应用.基于方向带隙失配设计的光子晶体异质结构可实现光波单向传输,但正向透射率较低,带宽较窄.基于对光子晶体异质界面倾斜角度的研究,根据界面全反射条件,利用可集成材料硅和二氧化硅设计了一种空气孔型二维光子晶体异质结构.异质结构界面两侧的光子晶体对1550 nm波长附近的TE模光波在Γ-X方向均呈导带,避免了方向带隙失配.研究发现当异质界面满足全反射条件时,由于光子晶体的自准直效应,较宽波段的正向光波得以高效传播,而反向光波在界面由于全反射而被禁止传播.光子晶体异质结构界面的全反射效应打破了方向带隙对光波单向传输的限制,使得反向光波在光子晶体中为导带时同样可实现近零透射率,从而拓宽了光波单向传输的波长范围.基于全反射界面的光子晶体异质结构经过优化后,其正向透射率达0.64,透射对比度为0.97,单向传输带宽可达553 nm.     

利用干涉光刻和双光子聚合技术制造带有功能缺陷的二维光子晶体

光子晶体是一种介电常数呈周期性变化的介质材料,它由介电常数不同的两种材料周期排列组成,因其周期性而产生了光子禁带,为了产生比较大的光子禁带宽度,这两种材料的介电常数比一般大于2,光子晶体可以使某一频段上的光波无法通过,继而达到滤波的目的.设计了在硅基底上制作六边形孔阵的二维光子晶体的方法,这个结构具有特殊的光学特性；经...     

多层对称薄膜的光子晶体光波导设计

基于多层对称薄膜的反射镜作用,设计了一种工作波长位于1550nm附近的基于周期性多层膜的光子晶体光波导。由平板波导的相关理论分析了波长在1515~1587nm范围内电磁波在波导中的传输性质。研究表明TE模和TM模在波导都是基模传输,其功率约束因子(Γ)限制在0.99~1之间,说明波导近乎完全将光波限制在其中传输。在控光能力上这种结构要比普通的三层薄膜波导更具优势。利用周期性多层膜的光子带隙结构,可以构造具有超低损耗的全向带隙介质光波导。     

基于宇称时间对称结构实现石墨烯光增强吸收

为增强石墨烯对近红外通信波段光波的吸收,提出了一种基于周期性宇称-时间(Parity-time)对称结构的石墨烯基吸收器,该结构由顶层的石墨烯层和底层周期性PT对称单元构成.采用传输矩阵方法系统地研究了该结构中石墨烯对1450～1650 nm波长范围内光波的吸收特性.结果表明,通过优化石墨烯复合PT对称微纳结构参数,对...     

湍流路径积分参量与湍流大气中光的传播效应

根据光波在湍流大气中传播的理论分析了弱起伏条件下决定光波传播效应的折射率结构常数Ｃ＾２ｎ的各种路径积分参量之间的关系，导出了由光波的强度起伏所确定的等效折射率结构常数对计算大气相干长度与光波的到达角起伏，光束的扩展及漂移的相对偏差的表达式。针对折射率结构常数Ｃ＾２ｎ具有周期性，递减，递增和随     

带缺陷结构的二维磁性光子晶体的数值模拟分析

利用频域有限差分方法分析了多种带缺陷结构二维磁性光子晶体（二重对称,四重对称和六重对称结构）的法拉第旋转角与椭圆率的变化特性.结果表明：在这些结构中,光波均被局域在中心缺陷处;同时,对于具有四重对称轴结构的材料,在其法拉第旋转角增加的同时,出射光波的椭圆率没有明显的增加;但对于不具有四重对称轴结构的材料,其法拉第旋转角增加的同时,出射光波的椭圆率也在增加.因此,只有在具有四重对称轴结构的二维磁性光子晶体中引入缺陷,才能很好地抑制光波偏振态的变化.这种带缺陷的二维磁性光子晶体结构有可能用于制作磁性光子晶体光 关键词： 磁光效应 二维磁性光子晶体 缺陷 频域有限差分法     

空芯带隙型光子晶体光纤整体空气孔包层导光特性研究

 传统光纤包层中仅存在泄漏的倏逝波,能量较小,不利于包层传感的应用。增大包层中的能量,实现整体包层导光是提高光纤传感灵敏度的有效途径。从理论上分析了利用空芯带隙型光子晶体光纤(HC-PCF)包层进行导光的机理。在实验上选用带隙外的冷光源和激光对一种典型结构的HC-PCF进行了空气孔包层的导光实验,并利用折射率引导型光子晶体光纤和单模光纤进行对比实验。结果表明,带隙范围外光波在HC-PCF中传输时将不受禁带效应的约束泄露至包层中重新分布。包层中SiO2与空气孔的周期型结构将光波约束在高折射率介质中,实现HC-PCF整体空气孔包层中光波的稳定传输。PBG-PCF包层的整体导光在传感上有提高灵敏度的潜在价值。     

一维矩形光子晶体中电磁波的传输特性

利用一维矩形光子晶体中电磁波横向受限的条件,推导出电磁波在其中各个模式满足的关系式,从而研究了电磁波各模式的特性.通过色散法研究了电磁波的传输特性随模式量子数和矩形边长的变化规律,得出了一些不同于一维非受限光子晶体的新特征,即一维矩形光子晶体的禁带由模式量子数确定,禁带频率中心和频率宽度与模式量子数和边长有关.     

圆柱形光子晶体中电磁波的模式和带隙

利用电磁波在一维圆柱光子晶体中径向受限的条件,推导出电磁波在一维圆柱光子晶体中各个模式满足的关系式。研究了各个模式的特征。计算出TE波和TM波各模式的禁带随模式量子数、圆柱半径以及入射角的变化规律。得出了一些不同于一维非受限光子晶体带隙的新结构。     

矩形掺杂光子晶体中电磁波的模式和缺陷模

利用一维矩形掺杂光子晶体中电磁波横向受限的条件,推导出电磁波在其中各个模式满足的关系式,利用它研究了电磁波各模式的特性.利用特征法研究了电磁波的缺陷模随模式量子数和矩形边长的变化规律,得出了一维矩形掺杂光子晶体缺陷模的新结构.     

矩形掺杂光子晶体中电磁波的模式和缺陷模

利用一维矩形掺杂光子晶体中电磁波横向受限的条件,推导出电磁波在其中各个模式满足的关系式,利用它研究了电磁波各模式的特性.利用特征法研究了电磁波的缺陷模随模式量子数和矩形边长的变化规律,得出了一维矩形掺杂光子晶体缺陷模的新结构. 关键词： 矩形光子晶体 受限 模式 缺陷模     

光子晶体介质性质及手性特征的一种判别方法

通过研究各向同性以及各向异性介质中电磁场的波矢量与波印廷矢量之间的角度关系,给出了利用电磁场的单位波矢量与单位群速度的点积值来判断光子晶体介质性质及其手性特征的一种方法.并指出,可以利用光子晶体手性特征临界点的特性来解决多光束的合束问题.最后,利用解析计算讨论了上述结论.上述研究结果为进一步丰富“电动力学”等相关课程的教学内容打下了基础.     

Nonlinear transmission and reflection characteristics of plasma/polystyrene one dimensional photonic crystal

Reflection and transmission properties of one-dimensional plasma/polystyrene nonlinear photonic crystal have been investigated theoretically. Reflectance and transmitted amplitude of electromagnetic waves through these periodic multilayered structures are calculated for different intensities of controlling wave. It is found that the reflectance of the proposed structures depends on the intensity of the controlling wave and this property can be exploited in the design of WDM coupler, filter, optical logic gates, etc.     

电磁波在高密度等离子体微柱腔体结构中的新传输模式

超高声速飞行器再入过程中会因为等离子体鞘层而产生通信中断,俗称"黑障".近些年人们针对黑障通信的研究虽取得了一些成果,但仍然没能从根本上解决问题.本文从电磁波在高密度等离子体柱中的传输机理研究出发,借鉴二维光子晶体和表面波局域耦合相关理论,设计出了一种新型的等离子体微柱腔体结构,在这种特殊结构下L和S波段的电磁波在某些频段内出现了不同寻常的传输现象,即从高密度等离子体柱的内部穿过.这种新结构下的传输模式将为黑障通讯研究提供新的技术途径和方法.     

干涉原理在光子晶体中的应用

从理论和实验上分析了光子晶体环形腔的能量传输.在光子晶体中引入环形结构，以干涉原理为基础，改变其中的内部参数使之满足一定的条件，从而实现了频率的选择传输.用多重散射的方法计算了这种结构的透过谱，并与实验测得的透过谱进行了比较，两者相符较好. 关键词： 干涉原理 光子晶体 环形腔     

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用时域有限差分法研究了电磁波在等离子体光子晶体中的传播特性。数值模拟中使用完全匹配层吸收边界条件,计算了电磁波通过等离子体光子晶体的反射和透射系数。讨论了等离子体密度、等离子体温度、介电常数比和引入缺陷层对等离子体光子晶体光子带隙的影响。     

太赫兹波在一维反铁磁/电介质准周期光子晶体的传输性质

本文利用传递矩阵方法研究了电磁波倾斜入射时,一维反铁磁/电介质准周期光子晶体的透射性质.反铁磁层和电介质层按Fibonacci数列排列构成准周期光子晶体.通过数值模拟发现光子禁带中有透射峰出现, 而且随着准周期光子晶体级数的增加透射峰的数目也在增加.此外,透射峰受电介质层的介电常数、入射角度和电磁波偏振影响明显. 关键词： 反铁磁层 准周期光子晶体 太赫兹波传输性质