纳米三明治结构光子超材料中电磁场振荡行为研究

对金属-介质-金属的三层纳米三明治结构中的磁性等离子体模式特性进行了时域有限差分数值计算分析,并给出该类谐振器的品质因数变化规律.基于纳米三明治结构中的磁性等离子体模式对该种结构进行设计,研究几何构型参数以及介质材料折射率对磁性等离子体模式的调控规律.以电感电容等效电路近似理论对纳米三明治结构磁性等离子体模式谐振频率的变化规律进行理论解释,理论解释与数值计算结果符合很好.同时还研究了纳米三明治振荡器对电磁能量的限制,并从热和辐射两方面分析了该类结构的品质因数变化情况,可为基于磁性等离子体模式的新型波导及激光器结构的设计提供指导.     

Slow Light Effect and Multimode Lasing in a Photonic Crystal Waveguide Microlaser

The slow light effect in a photonic crystal waveguide is investigated theoretically and experimentally. Theoretical calculation indicates that there is a slow light region for the even mode, from which the resonance and lasing in a microcavity would benefit. A photonic crystal waveguide microlaser is fabricated, which is related to the group velocity of c/120.6.     

High Polarization Single Mode Photonic Crystal Microlaser

Generally, dipole mode is a doubly degenerate mode. Theoretical calculations have indicated that the single dipole mode of two-dimensional photonic crystal single point defect cavity shows high polarization property. We present a structure with elongated lattice, which only supports a single y-dipole mode. With this structure we can eliminate the degeneracy, control the lasing action of the cavity and demonstrate the high polarization property of the single dipole mode. In our experiment, the polarization extinction ratio of the y-dipole mode is as high as 51：1.     

Room-Temperature Photonic Crystal Laser in H3 Cavity on InGaAsP/InP Slab

We fabricate and investigate two-dimensional photonic crystal H3 microcavities in an InGaAsP slab. The lasing action at room temperature is observed. The lasering threshold is 7mW under the pulsed pump of 0.75% duty cycle. The Q factor and the lasing mode characteristics are simulated by three-dimensional finite difference time domain method. The simulation result matches well with the experiment.     

光子晶体微腔中高偏振单偶极模的研究

三角晶格排列的光子晶体微腔中的偶极模式是简并的,通过改变其晶格的对称性可以消除模式简并.晶格的整体形变破坏了晶格对称性从而影响光场的分布,同时还改变了电磁场的偏振分布.晶格整体形变使得简并的偶极模式分离成x极和y极偶极模式.通过计算分析发现分离后的模式具有良好的偏振特性,从而为实现单偏振光子晶体激光器提供了一种很好的途径.文中针对光子晶体薄板结构的微腔,主要计算了偶极模中x极偶极模式在不同拉伸时以及不同填充因子情况下的Q值,并分别计算了x关键词： 光子晶体 偶极模 品质因子 偏振度     

光子晶体在半导体激光器中的应用

激光的发明，将人类带入光通信、光存储、光显示的高科技文明中，随着高科技的不断发展、进步和应用范围的不断扩大，对激光的要求更高，例如低阈值、高效率、高亮度、高速、小体积、好的模式特性等，这些要求在现有的传统激光器理论及技术中是难以达到的。但是当人们将光子晶体的理论与现有激光物理和技术相结合时，则有望突破传统激光器的性能瓶颈。例如，提高自发辐射速率，同时获得更高的自发辐射向受激辐射的耦合效率，实现激光器的无阈值工作；利用光子晶体对光子态的调制作用，可以获得比传统激光器大几个数量级的光学腔品质因子，大幅度提高激光的亮度、单色性；结合光子晶体微腔及其显著增加的光学腔品质因子，可以提高激光器的调制速率等，因此，人们预期光子晶体科学与技术将成为未来光电子领域发展的核心之一。文章介绍了光子晶体在半导体激光器中的应用，指出光子晶体科学技术引入发展了几十年的半导体激光器中，使半导体激光器展现出更加优异的性能。最后文章作者展望了光子晶体激光器的未来发展和应用的方向。     

光子晶体波导对垂直腔面发射激光器光束远场形貌的调控

研究了光子晶体波导对垂直腔面发射激光器(VCSEL)光束远场形貌的调控.采用三层对称平板波导模型分析了影响光子晶体VCSEL(PC-VCSEL)远场发散角的参数.研究表明,PC-VCSEL中光子晶体的填充比(空气孔直径和光子晶体周期的比值)以及空气孔的刻蚀深度控制了光束的发散角,低填充比和浅刻蚀的PC-VCSEL有利于获得低发散角的光束.设计并制作了两种不同结构参数的PC-VCSEL,这两种器件中光子晶体的填充比和空气孔的刻蚀深度不同.实验结果表明,低填充比和浅刻蚀的PC-VCSEL的发散角更低,与理论分析符合得很好.     

立体耦合光子晶体薄板微腔的高Q值特性研究

利用微腔之间的立体耦合,提出了基于无源材料硅的双层光子晶体薄板H1(DLPCS-H1)腔,薄板之间为空气层.使用三维时域有限差分方法和Padé近似方法分析了DLPCS-H1腔的偶极模的场分布和品质因子.通过对中间空气层高度的优化使DLPCS-H1腔的偶极模的品质因子得到了显著的提高,大约为单层光子晶体薄板H1腔的偶极模的品质因子的4倍.此外,还研究了三层光子晶体薄板H1腔,它的偶极模的品质因子约为单层光子晶体薄板H1腔的偶极模的品质因子的7倍.     

二维光子晶体耦合腔阵列的慢波效应研究

设计了一种六角晶格二维光子晶体耦合腔阵列,平面波展开法计算能带表明,处于禁带中的耦合缺陷腔模的色散曲线在光子晶体平面内所有k矢量方向更加平坦.模拟了横电波沿ΓK方向的透射谱.与光子晶体单缺陷腔相比,耦合腔阵列结构的缺陷腔模透射率提高三个量级以上,而群速度降低一个量级,得到0.007c的结果.该慢波效应在构造微型可调谐光延迟器和低阈值光子晶体激光器等方面具有潜在的应用前景. 关键词： 光子晶体 耦合腔阵列 慢波 透射率     

Design of a compact polarization beam splitter based on a deformed photonic crystal directional coupler

In this paper a compact polarization beam splitter based on a deformed photonic crystal directional coupler is designed and simulated. The transverse-electric （TE） guided mode and transverse-magnetic （TM） guided mode are split due to different guiding mechanisms. The effect of the shape deformation of the air holes on the coupler is studied. It discovered that the coupling strength of the coupled waveguldes is strongly enhanced by introducing elliptical airholes, which reduce the device length to less than 18.Sttm. A finite-difference tlme-domain simulation is performed to evaluate the performance of the device, and the extinction ratios for both TE and TM polarized light are higher than 20 dB.