Enhanced slow light propagation in photonic crystal waveguides using angular properties of scatter elements

Applicability of the angular properties of scatter elements as a tool to achieve improved slow light performance with small group velocity dispersion and large bandwidth in photonic crystal waveguides is investigated. A polyatomic photonic crystal waveguide, including two scatter elements with different geometrical shapes in each primitive cell, is proposed to investigate the feasibility of our method. Numerical results show that a versatile control of the dispersion relation of slow light modes, with large normalized delay-bandwidth products ranging from 0.2085 to 0.3394, can be obtained using a unique geometrical parameter.     

双原子正方晶格光子晶体边界模式的光传输特性

利用平面波展开法,发现双原子正方晶格光子晶体中ΓM方向边界面存在着快慢两类边界模式,并且通过计算色散关系和电场分布研究了边界参量对这两类边界模式传输特性的影响.依据两种模式的色散关系,计算了群指数和群速度色散参量,结果表明边界参量的变化对第一类边界模式传输特性的影响较小,该模式的平均群指数始终维持在5.0左右;第二类边界模式与第一类模式明显不同,边界参量的变化能够有效地影响到这种模式的传输特性,该模式的最大平均群指数可达178左右.利用时域有限差分法记录了不同时刻电场强度在边界附近的分布及监测点处的电场幅度变化情况,结果表明,两类模式都能够被限制在边界附近并向前传播,时域有限差分法得到的群速度与平面波展开法的结果完全吻合.     

Structures and electronic properties of SimN8-m（0 〈 m 〈 8） clusters： a density functional theory study

The geometries, electronic structures and related properties of SimN8-m（0 〈 m 〈 8） clusters are studied using density functional theory （DFT） with hybrid functional B3LYP. The calculated results reveal several trends. For any stoichiometric clusters, the lowest energy isomers with an alteration of N and Si atoms are favourable in energy if the numbers of Si and N atoms are large enough to form ... Si N-Si-N... alternative chains. The bond lengths of single Si-N bonds are very close to the corresponding values of the bulk and other SiN clusters. The geometries for N-rich and Si4N4 clusters are planar structures, but three-dimensional structures are favourable in energy for Si-rich clusters. With the increase of m, the isotropic polarizability and average polarizability increase, the total binding energies generally decrease, the HOMO-LUMO gap and vertical ionization potential oscillate with increasing number of valence electrons, and their values with even valence electrons are larger than those with odd valence electrons. The atomic charges, IR and Raman properties are also reported.     

结构参数对聚苯乙烯光子晶体能带结构的影响

本文讨论了平板式光子晶体能带结构的计算方法,并利用平面波展开法研究了聚苯乙烯材料制作的平板式光子晶体的能带结构与晶格类型、填充比两个主要结构参数之间的关系.计算给出了晶格类型及填充比发生变化时光子禁带的变化规律.研究发现,当填充比(r/a)介于0.1～0.5之间时,四边形晶格结构和六角形晶格结构奇模和偶模均存在光子带隙,蜂窝状晶格只有偶模存在光子带隙,而且只有当填充比r/a＞0.46时才出现光子带隙.本文所得结果对聚苯乙烯光子晶体的制作和进一步应用研究奠定了理论依据.     

染料敏化太阳能电池光敏剂卟啉儿茶酚的密度泛函和含时密度泛函研究

用密度泛函理论的杂化密度泛函B3LYP方法研究了太阳能电池光敏荆5,10,15.三苯基-20-(3,4-二羟基苯)卟啉(卟啉儿荼酚,TPP-cat)的几何结构、电子结构、IR和Raman特性.用自然键轨道方法分析了电荷布居和成键性质.计算结果表明,最强的IR吸收峰位于1175.81 cm-1处,最强的Raman活性位于1587.18 cm-1处.采用含时密度泛函计算了TPP-cat在水溶液中的电子吸收谱,其Soret带和Q带均指认为π→π*跃迁,在大约354 cm-1处的跃迁与一个光诱导分子内电荷转移过程有关.     

Suzuki晶格光子晶体的光子带结构

系统地研究了Suzuki晶格光子晶体能带结构,包括介质中周期排列的空气孔光子晶体和空气中周期排列的介质柱光子晶体。采用平面波展开法计算了空气孔和介质柱半径及折射率对光子带隙的影响。结果发现介质中周期排列的空气孔光子晶体主要形成TM模光子禁带,空气中周期排列的介质柱光子晶体主要形成TE模光子禁带,只有介质折射率较大时两类光子晶体才能够形成完全带隙。介质中周期排列的空气孔光子晶体能带结构中沿Г-X1和X1-M方向出现了群速度接近于零的色散曲线,而在另一类光子晶体中并未出现这种情况,在其它晶格类型的光子晶体中也未发现这种情况。     

光纤中基于双布里渊增益线的受激布里渊散射快光

为了解决受激布里渊散射快光在高吸收区产生损耗的问题,通过分析普通单模光纤中双线泵浦产生的双布里渊增益线特性及在增益峰间实现脉冲的超光速传输理论,利用有限元法数值模拟了双布里渊增益线处受激布里渊散射引起的快光特性。结果表明,当频率分离因子大于0.596时,可以观察到双增益峰;当频率分离因子在1~5.25范围内时,两个泵浦波产生的双增益峰之间可以明显地产生快光;当频率分离因子为1.75时,在双布里渊增益线之间的最大时间提前可达25 ps。当频率分离因子为2.42时,三阶色散所对应的归一化色散长度为无穷大,三阶色散可以得到完全补偿;当频率分离因子大于2.464时,脉冲展宽因子趋近于1,可以实现无畸变传输,但时间提前量小于13.52 ps。本文的研究结论对于在布里渊增益区实现快光具有一定的理论意义,并对设计基于受激布里渊散射快光器件具有理论指导作用。     

光纤中声波导布里渊散射声波对斯托克斯波的影响

利用全矢量有限元法模拟了单模光纤中声波导布里渊散射R0,m和TR2,m声波模式对斯托克斯波增益、相位调制和双折射的影响.研究结果表明:当布里渊频移与R0,8和TR2,10声波频率相同时,斯托克斯波的增益最大,且增益随泵浦功率的增大而增大;R0,1、TR2,1、TR2,5、TR2,7和TR2,10声波模式对斯托克斯波相位调制较大,且相位调制随泵浦功率的增大呈线性增大,其中TR2,m模对斯托克斯波相位调制比R0,m模大;TR2,1、TR2,5、TR2,7、TR2,10声波模式对斯托克斯波产生较为明显的附加双折射,且附加双折射程度随着泵浦功率的增加呈线性增大.     

光纤中双泵浦低失真受激布里渊散射快光

采用快速傅里叶变换算法,数值模拟了双泵浦宽带布里渊吸收谱的受激布里渊散射快光.模拟结果表明信号脉冲的时间提前、衰减和脉冲展宽因子容易受到两个泵浦光的相对频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度的影响.优化设计频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度,224ps高斯信号脉冲实现了80ps的最大提前量和0.87的最小展宽因子.研究结果可以提高光纤通信系统的数据速率,降低脉冲失真.