基于多层石墨烯的声表面波放大器的研究

为了研究多层石墨烯对声表面波的放大作用,分析了外加电场下石墨烯载流子的可变电导率,研究了不同衬底下多层石墨烯声表面波放大器的放大性能.对比研究了 ZnO和CdS为衬底的石墨烯声表面波放大器,分别对其在不同载流子漂移速度下的放大倍数进行了研究.结果表明,以ZnO为衬底,载流子漂移速度大于且接近声表面波相速度时,放大性能是...     

金属-石墨烯光子晶体-金属结构的吸收特性

金属-石墨烯光子晶体-金属复合结构可实现多带吸收。为了解该复合结构的吸收特性, 采用传输矩阵法, 研究了可见光波段结构参量对其多带吸收特性的影响。结果表明, 各吸收带的中心波长与石墨烯化学势的大小无关; 吸收带的个数与石墨烯光子晶体周期单元个数及电介质层的光学厚度有关; 周期单元数越大, 介质层光学厚度越大, 吸收带的个数就越多; 两金属层的厚度对吸收特性的影响存在差异, 要使光吸收率尽可能高, 衬底一侧的金属层要尽可能厚, 入射空间一侧的金属层的厚度则存在一个最优值; 垂直入射时合理选择相关参量, 各主要吸收峰可有90%以上的吸收率。此研究结果为研制基于石墨烯的多带光吸收器提供了参考。     

基于石墨烯一维太赫兹光子晶体电磁特性研究

采用时域有限差分(Finite Difference Time Domain FDTD)和表面边界条件对单层石墨烯的太赫兹电磁特性进行研究.首先计算了其反射和透射系数, 并与解析解对比验证了该理论的正确性.接着研究了一维光子晶体表面石墨烯在太赫兹光谱范围的吸收.通过改变模型中石墨烯的位置, 得到了一维石墨烯吸收特性与石墨烯位置的关系.结果表明:当石墨烯位于光子晶体表面时, 由于石墨烯和间隔层在光子晶体表面构成了表面缺陷, 从而导致光的局域化, 这种局域化增强了石墨烯对太赫兹范围光的吸收.     

平面微波光子晶体表面波带隙的直线法分析

运用直线法对一种以微带基片为载体的平面微波光子晶体进行了分析.详细介绍了直线法分析过程,并对直线法中阻抗矩阵的提取方式作出了改进.在不同的周期边界条件下,通过对由直线法所得的特征方程的求解,得出所对应的本征频点,从而求得整个平面微波光子晶体的表面波色散图,标明表面波带隙所在.文中分别对矩形贴片型以及环形贴片型光子晶体进行了分析.     

基于表面波调制的二维三角晶格光子晶体定向辐射

光子晶体是高集成光通信研究的热门研究对象, 广泛应用于全反射镜、滤波器、波导 等方面。为解决二维三角晶格光子晶体波导出射端的光场控制问题,本文基于表面波调制的 概念提出了一种二维三角晶格光子晶体定向辐射的结构。该结构由X方向 10层、Z方向29层圆 形介质柱周期排列而成,在Z=0上引入线缺陷形成波导。为了获得出射光高定向性,在波导 出射端表面引入一列类似微腔的结构,其表面层介质柱相对微腔结构表面层介质柱偏离0.35a(a为晶格常数)并且半径是其它介质柱半径的1.3倍。时域有限差分法分析结果表明,该 结构具有很好的定向性,辐射距离约为61.5μm,该辐 射距离约为单波导出射端结构的4倍,并且辐射发散角度很小。     

基于液体填充的光子晶体光纤温度传感特性分析

提出了一种基于在折射率引导型光子晶体光纤(PCF)中填充高折射率温度系数液体的新型折射率型光纤温度传感器.通过建立理论模型,设定入射波长和材料参数及完美匹配层边界条件,采用全矢量有限元法对六角形结构排列的折射率引导型光子晶体光纤的温度特性进行了分析.研究表明,在空气孔中填充液体乙醇,PCF模场分布随着温度变化明显,其有效折射率和限制损耗都随着温度升高而减小.相同的孔间距,占空比越大,输入波长越长,有效折射率和限制损耗受温度影响越大.当波长为1500 nm,占空比为0.7,温度从-20℃升至70℃时,限制损耗从3.5×102dB/m减小到22 dB/m.     

1维石墨烯光子晶体的电磁吸收特性

为了研究1维石墨烯光子晶体在可见光波段的吸收特性,采用传输矩阵的方法进行了理论分析和数值仿真,得到了1维石墨烯吸收特性与石墨烯层数、缺陷层介质厚度、电磁波模式有关的结果。结果表明,增加石墨烯层数时,对波长为556nm左右的绿光的吸收作用明显增强;缺陷层介质厚度增加时会引起吸收峰的增加;在TE模式下,入射角对石墨烯光子晶体吸收特性影响较小。该研究结果为1维石墨烯光子晶体吸收器的设计提供了理论依据。     

基于电光聚合物缺陷光子晶体的脉冲电场测量技术

针对幅值强、频带宽、持续时间短等脉冲电场测量需求,本文提出一种基于电光聚合物缺陷光子晶体的全介质脉冲电场传感器.在周期性分布的光子晶体中引入电光聚合物作为缺陷层,外界电场的作用下,电光聚合物的折射率发生改变,这将会引起光子晶体的谐振频率偏移,监测谐振频率的变化即可实现被测电场测量.本文通过理论分析与数值模拟光入射角度不同且入射波的偏振状态不同时,光子晶体的结构参数对光子晶体传输光谱特征的影响规律,验证了该传感器的电场敏感特性.仿真结果表明,通过合理设计传感器的结构参数,结合波长-光强解调系统,基于电光聚合物缺陷光子晶体的电场传感器的电场分辨力可以达到约30V/m,最高可测量场强则可达到兆V/m量级.     

基于温度自补偿的光子晶体光纤光栅的应变传感特性研究

在正六边形包层空气孔中填 充特定负折射率温度系数材料,通过温度自补偿实现非温度依赖的应变传感检测。基于耦合 模理论,建立 传感分析模型,结合控制变量法对不同温度和波长下的模式有效折射率进行数值分析。在包 层空气孔填充 不同液体材料,探究基模以及一阶光波模式的谐振波长对温度的不敏感特性,并对PCFBG中 不同光波模 式的温度/应变传感特性进行对比研究。计算结果表明,在包层空气孔填充材料I,环境温度 由－20℃升至100℃,基模光场的反射峰中 心波长仅漂移2.3pm,应变 灵敏度达到1.234pm/με;在包层空气孔 填充材料II, 一阶光波模式仅漂移4.6pm,应变灵敏度为1.311pm/με。表明在光子晶体光纤包层空气孔中填充对应的 温度补偿材料能有效实现具备温度稳定性的高灵敏度应变传感监测。     

基于石墨烯/光子晶体混合结构的石墨烯表面等离激元波导

由于石墨烯的无带隙线性能级结构,使得石墨烯等离激元具有能量局域强,响应频段宽,传播距离长,并可由偏置电压动态调控等优良特性。文章设计石墨烯与光子晶体的混合结构,利用光子晶体的能带结构和线缺陷的特点,形成了石墨烯表面等离激元波导,通过改变石墨烯的费米能级,实现了石墨烯表面等离激元波导频率的调控。     

基于表面缺陷一维光子晶体Tamm态的研究

本文基于周期结构的布洛赫原理,从电磁场理论出发,用解析和数值的方法系统地研究了基于表面缺陷的半无限一维光子晶体Tamm态的形成条件,模式特征以及与无缺陷Tamm态之间的关系。 对TE波,缺陷Tamm态的频率范围向高低两个方向扩大;而对TM波,缺陷Tamm态的频率范围只向高频扩大, 而低频范围减小。缺陷折射率较大时, 缺陷Tamm态的色散曲线近似直线, 其群速度大小也近似等于光在单层缺陷里的传播速度。 通过调节缺陷层的折射率或者厚度可以方便地把缺陷Tamm态的频率设计到我们需要的范围。     

基于石墨烯和1维光子晶体的THz宽带吸收器

为了获得宽带高效率光波吸收器,设计了石墨烯和1维光子晶体的复合结构,采用修正的传输矩阵法研究了其传输特性。结果表明,在一定条件下,复合结构在太赫兹波段具有一定带宽和高效率的吸收带,吸收带的位置和宽度与1维光子晶体通带一致;在一些特别的吸收带,吸收峰值达到1;对相同的结构吸收结果还与入射方向有关。石墨烯和1维光子晶体的结合进一步拓展了它们的应用范围。     

基于二维光子晶体的多频段太赫兹波滤波器研究

基于二维光子晶体,提出一种多频段 太赫兹(THz)波滤波器。在光子晶体中引入3条平行的横向波导,通过改变介质柱的半 径或插入半径较小的介质柱在 相邻波导之间构成耦合区域,使特定频率的THz波从中部波导耦合至上、下侧光子晶体波 导并分别从端口2和1输出, 其余的THz波经中部波导从端口3输出,最终达到多频段滤波的效果。利用时域有限差 分法和平面波展开法对所提出 的器件计算和仿真结果显示,频率为f=3.24和3.75THz的THz波分 别从端口1、2和3输出中,传输效率分 别达到95%和99% ,表明本文结构能很好实现多频段滤波效果。     

基于光子晶体光纤长周期光栅的双参数传感技术研究

利用高频CO2激光脉冲在折射率引导型的光子晶体光纤(PCF)上写制了长周期光栅(LPG),产生多个谐振峰。实验观察和理论分析均表明,这些峰是源于纤芯LP01模式向高阶纤芯LP11模式的耦合。通过研究产生的两个谐振峰随外界温度、弯曲、折射率和轴向应变的变化发现,LPG只对温度和轴向应变敏感,从而实现对弯曲和折射率均不敏感且能同时测量温度和应变的双参量传感器,减小了交叉敏感,其温度和轴向应变的灵敏度分别为10 pm/℃和-4.0 pm/με。     

LGS声表面波滤波器设计

本文设计了LGS声表面波滤波器（SAWF）,介绍其结构,计算了声表面波滤波器的频率响应特性,与石英进行比较。发现LGS声表面波滤波器比石英声表面波滤波器的插入损耗要小很多,是应用于小型化中频带宽滤波器的优选材料之一。     

基于频率选择表面的毫米波压缩感知成像

基于频率选择表面,提出了一种毫米波压缩感知成像方法。通过在频率选择表面单元中加载开关二极管,并随机控制它们处于开/关状态,设计了一种可随机切换的新型毫米波成像掩膜板。通过将这种随机掩膜板放置于毫米波天线上,能够构造出相应的随机测量矩阵并获取足够多的有效测量次数。利用恢复重构算法进行了成像仿真验证,结果证实了所提方法的可行性。     

基于局域表面等离子共振光纤传感器的心肌肌钙蛋白I的检测

提出一种应用于心肌肌钙蛋白I(cTn I)检测的 局域表面等离子共振(LSPR)光纤传感器。将标准光纤局部腐蚀 掉包层,在其表面形成纳米银膜,用葡萄球菌A蛋白(SPA)作为纳米银膜与cTn I单克隆抗体 的连接介体,实现鼠 抗人cTn I单克隆抗体对光纤传感器的修饰,放入不同浓度的cTn I溶液中,通过测量传感器 光谱曲线的消 光峰位移获得溶液中的cTn I浓度。实验结果表明,溶液中cTn I浓度在20~120 ng/mL范围内,光谱曲线 的消光峰位移的对数与cTn I质量浓度的对数成线性关系,线性相关系数为0.996。利用夹心法,传感器检 测限可达10ng/mL,有较强的抗杂蛋白干扰能力。基于LSPR的光纤 传感器件结构简单、性能稳定、成本低且测量灵敏度高,可应用于cTn I检测。     

Temperature measurement based on photonic crystal modal interferometer

Based on the interferences between core modes and cladding modes in photonic crystal fiber (PCF),a novel temperature sensor is presented and experimentally demonstrated.The peak wavelength of the interference spectrum linearly increased with an increase in temperature.A measurement sensitivity of 10.38 pm/℃ was experimentally achieved for temperatures ranging from 30℃ to 100℃.Experimental results also indicate that the curvature and transverse load do not have a distinguishable influence on the transmission spectrum of the proposed fiber sensor,which ensures its applicability for practical applications.     

海浪谱的选择对海面电磁波散射建模的影响

海浪谱的选择对Bragg共振散射建模的影响是海面电磁波散射建模的关键问题。首先简介了海浪谱的概念,然后选择RA(Romeiser-Alpers)谱进行了Bragg共振散射建模,最后选择另一种具有代表性的PM(Pierson-Moskowitz)谱进行了Bragg共振散射建模,并通过仿真实验对两种海浪谱及其用于Bragg共振散射建模的效果进行了比较分析。获得的结论对合理地选择海浪谱具有指导意义。