一种高效率光子晶体发光二极管

利用光子晶体设计了一种高效率的发光二极管结构，以一个面型光子晶体反射与输出光相反方向传播的光，以另一光子晶体反射层构成抛物面反射侧向发射的光并使之间接近于轴线的方向传播，发光区域位于抛物面的焦点平面外。当发光面直径为2F,抛物面焦心到上部与空气交界处的高度为63.83F时，可以保证从发光区域发出的光绝大部分能够透射出去，使得发光二极管的光学效率可以接近100%。我们还以1550nm的主波长发光二极管为例给出了光子晶体的结构参数的设计实例。     

基于二维磁性光子晶体的三端口Y形铁氧体柱环行器

提出一种二维磁性光子晶体缺陷结构,实现了三端口Y形铁氧体柱环行器。采用平面波展开法和有限元方法计算环行器外部特性,计算结果表明:三角晶格二维光子晶体点缺陷微腔谐振频率与相应实验结果一致。在中心频率处,环行器传输效率最高,在输出与输入端口之间几乎没有能量损失;隔离度与插入损耗分别达到23.2dB和0.003 7dB。当偏离中心频率时,传输效率逐渐降低,随频率偏移量增大,环行器传输特性急剧变差。由于所设计的环行器以空气为背景,可克服空气孔结构Y形环行器隔离度低的不足,解决多个铁氧体柱带来的损耗大的问题,因此具有一定意义.     

四端口十字型二维磁性光子晶体环行器

提出一种新的二维磁性光子晶体缺陷结构,并采用该结构使用5个铁氧体柱实现了四端口十字型铁氧体柱环行器。在得到的正方晶格二维光子晶体点缺陷微腔谐振频率与文献中相应的数值结果一致的基础上,采用平面波展开法和有限元方法计算环行器的外部特性。数值结果表明:在中心频率处,环行器隔离度最高达23.49dB,插入损耗最低为0.0281dB;当偏离中心频率时,随着偏移量的增大,环行器的传输性能逐渐变差。设计的环行器的波导内只有一个柱体,从而解决了已有结构中多个柱体带来的插入损耗大的问题。     

应用于光隔离器的一维磁光光子晶体结构探索

采用传输矩阵方法分析了一维磁光光子晶体.对不同结构参量下的磁光多层膜的光学性质进行了数值计算.得到了一种新颖实用的磁光多层膜结构,可用作实现光集成应用中的光隔离器的元件.典型磁光材料的厚度仅为2.13 μm,一维磁性光子晶体的总厚度仅为7.03 μm.     

一维磁性光子晶体的电磁场分析和数值计算

本文探讨一维磁性光子晶体的概念和结构.提出了一种分析一维磁性光子晶体的法拉第旋转效应的电磁场方法.分析计算表明:嵌于光子晶体中的一层很薄的磁性材料将可获得比单独一层同样厚度的磁性材料大得多的法拉第旋转效应,从而从理论上验证了文献上的相关实验.同时也分析了一维磁性光子晶体用作光子晶体结构下的光隔离器等器件中的法拉第旋转器的可能.     

光子晶体缺陷模的带宽与品质因子研究

利用光学传输矩阵法研究了结构参量对缺陷态光子晶体的缺陷模带宽和品质因子的影响.研究发现,当缺陷介质层厚度h₀的值较小时,缺陷模的带宽很小且基本保持不变;当h₀较大时,缺陷模的带宽随h₀的增加而快速增加.另外发现,缺陷模的品质因子在某个h₀处取最大值.但是总体上看,h₀较小时的品质因子要远大于h₀较大时的品质因子.此外,缺陷模的品质因子随光子晶体的周期数增加而急剧增加约4.788倍,而带宽则随周期数的增加而急剧减少约4.788倍.当周期数为13时就可以获得10⁹以上的品质因子值和小于10^-9的相对带宽值.