光子晶体的原理与应用

光子晶体是一种在微米、亚微米等光波长量级上折射率呈现周期性变化的介质材料，它使某些频率范围内的光子态密度大大降低．甚至完全形成光子禁带．本文介绍了光子晶体的原理、制备及应用．     

光轴方向任意的晶体连续双折射双反射

根据惠更斯定理,研究了单轴晶体光轴任意方向的双折射与全内双反射,给出了光线方向和光波法线方向的普遍公式.讨论了在晶体内沿多个面的连续双折射双反射,分析了前一界面输出量和后一界面输入量之间的联系,得到多次双折射双反射后的光线方向和光波法线方向.在此基础上,适当地选取晶体的界面参数,相当于选取光轴方向,可以使o光和e光的分离角Δoe更大.光轴方向任意的晶体连续双折射双反射对晶体器件的最优化设计非常有帮助.最后给出了改变斜入射2×2电光开关的出射面参数使Δoe优化的实例.     

测量石英晶体光轴方向厚度的光谱分析法

基于石英晶体的旋光色散原理,提出了一种测量石英晶体光轴方向厚度的光谱分析方法。利用光学矩阵方法对测量原理进行了分析,指出通过测量由两个正交的偏光镜和待测石英晶体所组成的系统的透射曲线就可以精确计算出待测石英晶体的厚度。在实验的过程中进行了误差分析,分析表明选取长的测量波段、低的扫描速度、短的响应时间和小的狭缝宽度都有利于提高测量精度,并从理论上证明所得厚度的精度高于电子数显千分尺的测量精度。利用三种不同的方法对两块不同厚度的石英晶体进行了测量,测量结果表明利用提出的方法所得厚度的精度可以达到0.1μm,与理论分析的结果相一致。     

基于XRD的晶体温度计的设计及其应用

在XRD衍射仪上搭建控温测温装置,扫描不同温度下的晶体衍射图谱,得到晶面间距随温度的变化关系,设计了基于XRD的晶体温度计.使用该温度计获得了VO2的相变温度.     

光轴平行晶体表面时的锥光干涉图

针对光轴平行晶体表面时的锥光干涉图,提出了计算干涉场中振幅和相位分布的方法,据此绘制完整的干涉图,方便地显示出晶体参数改变时锥光干涉图的变化规律．用CCD摄像机拍摄了铌酸锂晶体的锥光干涉图,结果与理论完全一致。     

晶体光轴取向和厚度对双光楔消偏器性能的影响

在消偏器工作原理的基础上,利用米勒矩阵和斯托克斯矢量,建立消偏器结构参数与光学系统偏振敏感度的一般关系。借助数值分析,当两楔形晶体光轴夹角为90°时,消偏器具有优良的消偏性能,并且光轴取向下时调整晶体厚度可进一步减小光学系统偏振敏感度。以光栅成像光谱仪为例设计消偏器,给出其性能评价。     

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     

光子晶体及其应用

 过去的50年中,人们通过对半导体的深入研究及其广泛应用,极大地推动了电子工业和信息产业的发展。在电子信息领域,较小体积的电路和更高的信息交换速度是当今科学家不断追求的目标。我们知道线路越细,电阻就越大、能量散失就越多,而更高的速度则提高了信号同步的准确性要求。在电子线路已经发展到极限的今天,科学家们把注意力转向了光。这是因为光子有着电子所不具备的优势:速度快,彼此间不存在相互作用。如果能实现这一点,信息的传输速度将快得无法想象。我们虽然已经朝这个方向迈出了可喜的一步--光纤的使用,但是对于信息的输入和输出,光纤依靠的仍然是传统的电子器件,这大大限制了信息的传输效率。光子晶体可能将扭转这一局面。     

光子晶体及其应用

光子晶体是８０年代末提出的新概念和新材料,文章简单回顾了光子晶体的历史,重点阐述了其主要特征以及可能的应用,同时论述了研究光子晶体的几种理论方法。     

光在光轴取向任意条件下的晶体表面透射率

为了分析一束光在晶体表面的能量损失以及两束折射光的能量比,给出了一种求解反射率和透射率的方法。讨论了光从各向同性介质入射到单轴晶体表面时的折射和反射,注意到了e光线与e光波方向的不同,e光折射率与e光波法线折射率的不同,得出了在界面处应该满足的边界方程。在晶体光轴取向任意的条件下,给出了表明各光束间能量关系的折射率和反射率的理论表达式,为晶体器件特性的研究提供了有力的理论工具。数值模拟表明:得到的结果满足能量守恒;反射到各向同性介质中的光的电场(或磁场)与原入射光的电场(或磁场)不再平行;光轴的取向和入射角的大小对折射的o光、e光的能量比有很大的影响。     

Application of the Onsager Principle to the Polar-axial Phenomena in Crystal Physics

Russian Physics Journal - An approach is proposed to the determination of nature of a tensor of any rank describing the linear relationship between an external impact on a crystal and the resulting...     

在轨光学遥感仪器探测灵敏度的建模分析与应用

在分析光学遥感仪器探测信息中主要噪音源的基础上,提出了一种改进空间结构函数分析的仪器探测灵敏度在轨评价方法,包括：基于多项式递推分解的整体噪音估计模型,以及减小系统误差及修正模数转换噪音影响等基本技术途径.仿真结果证实,该改进算法的噪音估计准确度优于传统的高斯估计和基于外推的结构函数分析方法.针对实际观测数据,在去除模数转换噪音影响后,仪器噪音等效温度差指标的在轨评价准确度可达±0.05 K.该评价方法已在FY-2D静止气象卫星在轨测试中得到成功应用.     

模拟光纤传输模块的原理与设计

光纤与同轴电缆相比,具有抗干扰能力强、传输损耗小、质量轻等优点。采用高线性激光二极管直接调制的方法设计和研制了一种简单、实用和低成本的模拟信号光纤传输模块。测试结果表明,模块的3dB带宽为DC～3MHz,0～5V范围内模块的非线性误差最大为1．2％,可以用于复杂电磁环境中模拟信号的无干扰传输。     

液晶相息图用于光学检测

根据液晶的动态响应和位相调制特性,研究了一种利用液晶显示器进行光学检测的检测方法.实验中,把液晶显示器改造为纯位相的空间光调制器,并测定了它的位相调制特性.实验测得：改造后的液晶显示器可实现1 λ(λ=632.8 nm)的调制量.通过引入相息图的方法,实现了液晶空间光调制器的大位相调制量.并产生了调制量为3.4 λ的球面波.最后,利用液晶显示器检测了凸透镜的前表面.检测结果发现,干涉条纹为平行直条纹且PV值为0.32λ.     

光轴方向任意时光折变晶体中体全息光栅的衍射性质

利用坐标旋转方法和Kogelnik耦合波理论,建立了光轴方向任意时单轴晶体中体光栅布拉格衍射的耦合波方程,分析了Li NbO3晶体的光轴方向对光折变体全息光栅的各向同性和各向异性布拉格衍射性质的影响。模拟计算表明,在给定光栅的结构参量时,通过适当选择光轴方向角可以使得光折变体光栅的各向同性和各向异性布拉格衍射的衍射效率达到最大,给出了相应类型的衍射效率取得最大值时晶体光轴的大致方向。这些理论分析为光折变体全息光学器件的优化设计和进一步广泛应用提供了很好的理论参考依据。     

光轴与光线轴夹角的数学表示

利用二轴晶的光波面,对光轴与光线轴的关系进行了研究.计算出了光轴与光线轴夹角的具体表达式,把它应用到黄玉与堇青石中,发现夹角远小于1度.这给光学器件的设计提供了重要的依据.最后对一轴晶进行了讨论,结果表明此时光轴方向与光线轴方向一致.     

物光参考光同光轴的体全息存储光学系统设计

将两块漫射板分别置于输入面的两侧,使物光和参考光同光轴,可以使体全息存储傅里叶变换光学系统更为紧凑。然而,在这种全息存储光学系统中,物光和参考光的总数值孔径较物光数值孔径大很多。分析这种体全息存储光学系统物光和参考光光路的设计要求和光学参量的确定;采用多重结构方法对物光正向光路、逆向光路和参考光光路同时优化设计,实现对物光光路二对物像共扼位置控制像差,并满足参考光光路的要求;给出前后组焦距分别为33 mm和30 mm的物光和参考光同光轴,前工作距为30 mm,物光和参考光总数值孔径为0.53的全息存储光学系统的设计结果。系统的波像差小于0.071λ,达到衍射极限。     

光子晶体光纤及其在光通信中的应用

简述三类光子晶体光纤(Photonic crystal fibers,PCF)的结构、导光机制及特性,介绍了PCF的研究现状和在光通信中的应用,并探讨了PCF的应用前景。     

全矢量有限元模型及其在光波导中的应用

为了研究光波导和光子晶体光纤的模式特性和传输特性,从矢量波动方程出发,推导出了各向异性介质中场微分方程复数泛函表达式,利用棱边/节点混合元离散了该泛函,加入了各向异性介质匹配层边界条件,得到关于传播常量的广义特征值方程.以矩形波导为例,对各向异性介质匹配层边界条件的吸收特性进行了研究,得到了基模以及几个高阶模的场分布、色散曲线和损耗曲线.结果表明该方法可靠有效.对正六边形晶格光子晶体光纤进行了分析.数据表明：光纤有效折射率随空气孔直径或波长的增大而减小,但与空气孔圈数无关;光纤限制损耗(confinement loss)随波长增大近似成指数增大,而增加空气孔直径或者空气孔圈数则可使之显著降低.     

仪器分析技术在直接甲醇燃料电池研究中的应用

介绍了仪器分析技术在直接甲醇燃料电池电催化剂及其载体结构,电池反应动力学、产物分析、固体聚合物电解质膜以及电池性能评价等各方面的应用及研究进展。