W型单模单偏振光纤基模截止的条件

给出了 W型单模单偏振光纤基模截止的必要条件。通过对基模截止波长的数值计算 ,分析了这个必要条件的充分性。结论是 :对于圆形内包层 W型光纤来说 ,这是必要的而又充分的条件 ;对于低椭圆度内包层 W型单模单偏振光纤来说 ,它可以在较高的精度上近似作为充分条件 ,而对于高椭圆度内包层 W型单模单偏振光纤来说 ,它仅仅只是必要条件而非充分条件     

W型单模单偏振光纤基模截止归一化频率

用数值计算了 W型单模单偏振光纤基模截止归一化频率 ,分析了基模截止归一化频率与光纤结构参数的关系 ,得出了在外包层远离纤芯的情况下 ,基模截止归一化频率仅与内包层折射率深度有关 ,同时给出了其相应的近似函数关系和曲线     

W-型单模单偏振光纤截止基模的能量损耗

给出了一种新的数值计算W型单模单偏振光纤截止基模能量损耗的方法－－区域模场边界条件匹配法。用这种方法分析了截止基模能量损耗与光张结构参数的关系。得出了截止基模能量损耗随椭圆内包层长半轴、短半轴或内包层折射率深度的增加而迅速减小，以及高椭圆度内包层情形下截止基模能量损耗仅由内包层短半轴、内包层折射度和纤芯－外包层相对经差确定的结论；同时得出了截止基模能量损耗与纤芯－外包层相对折射率差的平方根成正比的解析结果。最后将数值计算和实验进行了比较，两者较为一致。     

单偏振单模微结构聚合物光纤理论设计

采用全矢量有限元法并结合完美匹配边界条件,得到了一种新型结构的单偏振单模微结构光纤,以聚合物聚甲基丙烯酸甲酯为基材,对其偏振模场、快轴模和慢轴模截至波长和约束损耗进行了研究.结果发现,通过改变光纤结构参量,可以使光纤基模两个正交偏振态截止波长不同,光纤中只能传输基模的一个偏振态（慢轴模）.若调整光纤单偏振单模工作区在聚合物光纤通信窗口650 nm附近,该光纤传输慢轴模的约束损耗低于0.05 dB/m.     

单偏振单模聚合物光子晶体光纤设计

 设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基的单偏振单模(SPSM)微结构聚合物光纤(MPOF)。利用全矢量有限元法和光束传播法相结合分析了这种光纤的偏振特性和约束损耗。通过优化光纤结构参数,发现在0.51 μm～0.62 μm的可见光波长范围,由于基模两个正交偏振模的截止波长不同,这种微结构聚合物光纤只能传输基模中的一个偏振模,从而实现单偏振单模运转。该11圈圆空气孔六角排列光纤结构的传导偏振模在0.57 μm波长处约束损耗仅为1.13 dB/m,这种低损耗的单偏振单模微结构聚合物光纤可有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。     

四包层光纤的归一化截止频率

本文从严格的场分布方程出发,导出了四包层光纤中LP模的特征方程,精确计算了几个低次模的归一化截止频率,给出了它们与结构参数的一般变化曲线.结果表明:四包层光纤的截止特性与单包层和W型光纤有较大不同;在所需波长要得到单模传输,第二包层的高度和宽度不宜太大.     

全内反射型大模式面积光子晶体光纤设计

利用平面波展开法对全内反射型光子晶体光纤的模场分布进行了理论分析和数值模拟,发现通过改变光纤包层结构能够改变模场分布和色散特性,并且利用其特有的"无截止单模"特性,设计了大模式面积光子晶体光纤     

基于谐振吸收效应的单模单偏振光子晶体光纤研究

提出了一种基于谐振吸收效应的单模单偏振光子晶体光纤，阐述了其工作原理，并利用全矢量有限元法对其模场分布、限制损耗、工作带宽、消光比等基本特性进行了数值模拟. 数值结果表明这种结构可以获得很高的单模单偏振工作带宽，并能以较低的损耗代价实现极高的消光比.讨论了结构设计参量对光纤性能的影响.研究结果对设计新型的高性能单模单偏振光纤具有一定的指导意义.     

单模光纤中偏振模色散的仿真模型

利用琼斯矩阵法研究了长单模光纤中偏振模色散的仿真模型.考虑到偏振模色散的随机性,该模型中单模光纤被看作是一系列短双折射光纤段的级联,相邻两段之间耦合角是随机的.研究结果表明,当短双折射光纤段等长时,偏振模色散呈现随波长周期性变化的特点;不符合实际情况.当短双折射光纤段不等长且服从高斯分布时,周期性逐渐消失;当其长度均方差为均值的20%,周期性完全消失.最后比较了偏振模色散的时域统计特性.取短双折射光纤段的长度服从高斯分布且均方差为均值的20%,偏振模色散的统计特性接近于实际分布.因此得出结论:为了正确估计偏振模色散的影响,在单模光纤的级联模型中,短双折射光纤段的长度应服从高斯分布,均方差为其均值的20%.     

利用可见光测量近红外单模光纤的模场

光纤的模场分布是光纤最基本的特性,它包含了很多光纤的有关信息,单模光纤都工作在不可见的近红外波长范围内,且在可见光范围并非单模工作。提出了一种利用可见光测量近红外单模光纤模场直径的新方法,导出了一个考虑光纤材料色散的更精确地计算不同V值时模场直径的公式,设计了利用可见光直接拍摄模斑的系统,采用缠绕法提取基模,消除了高阶模对测量结果的影响,利用二元非线性曲面拟合,测得了光纤在近红外工作波长下的模场直径。由于无需红外光源、红外探测器以及精密的扫描装置,该方法具有成本低廉、测量速度快、调整容易等优点。     

自旋相关的电子隧穿和自旋极化

研究了电子的自旋相关的隧穿和极化。在外加磁场的作用下，自旋向上的电子与自旋向下的电子具有不同的隧穿系数。当电子的自旋方向与磁场方向相反时，其隧穿概率受到磁场的抑制而变小；反之，当两平行时，电子的了隧穿系数增大。这种差异可以用本中定义的自旋极化率来表示。本对不同磁场下的自旋极化率进行了计算，结果也表明当电子的动能较小，这种自旋极化的效应越显。     

Isochromat spectroscopy of photons emitted from metal surfaces in an STM

The pronounced variation of the intensity of photons emitted from the tunneling gap of an STM with respect to the applied bias voltage V_t is studied experimentally using simultaneous measurements of tunneling characteristics and photon emission. We show that the structure in isochromat photon spectra are determined by the following: bias-dependent changes in tunneling characteristics, density of initial and final states, and modifications of tip-induced plasmon modes. It is demonstrated that isochromat spectra provide a conclusive test for the inelastic tunneling mechanism. Coupling between tunneling electrons and tip-induced plasmon modes which gives rise to the intense photon emission observed is discussed within this model.     

基于传输线的单负材料双层结构的隧穿性质

通过传输线方法实现了负介电常数(ENG)和负磁导率(MNG)材料,并在实验上研究了由两种单负材料组成的双层结构(ENG-MNG)的电磁隧穿性质.结果表明,两种单负材料均不支持电磁波的传播,然而ENG-MNG双层结构在结构的平均介电常数和平均磁导率分别为零的条件下,具有完全隧穿模,并且这一隧穿模不随着结构尺度的改变而改变.在隧穿频率点,通过对ENG-MNG双层结构中电场分布的模拟与测量,实验上观察到了倏逝场的指数放大.     

Quantum tunneling of ultracold atoms in optical traps

We review our theoretical advances in quantum tunneling of BoseEinstein condensates in optical traps and in microcavities. By employing a real physical system, the frequencies of the pseudo Goldstone modes in different phases between two optical traps are studied respectivdy, which are tile crucial feature of the non-Abelian Joseptmon effect. When the optical lattices are under gravity, we investigate the quantum tummling in the ＂Wannier-Stark localization＂ regime and ＂Lan（lau Zener tunneling＂ regime. We finally get the total decay rate and the rate is valid over the entire range of temperatures. At high temperatures, we show how the decay rate reduces to the appropriate results for the classical thermal activation. At hltermediate temperatures, the results of tile total decay rate are consistent with the thermally assisted tunneling. At low temperatures, we obtain the pure quantmn tunneling ultimately. And we study the alternating-current and direct-current （ac and de） photonic 3osephson effects in two weakly linked microcavities containing ultracold two-level atones, which allows for direct observation of the effects. This enables new investigations of the effect of maw-body physics in strongly coupled atom-cavity systems and provides a strategy for constructing novel interference devices of coherent photons. In addition, we propose the experimental protocols to observe these quantmn tunneling of Bose- Einstein condensates.     

An analytic model for gate-all-around silicon nanowire tunneling field effect transistors

An analytical model of gate-all-around(GAA) silicon nanowire tunneling field effect transistors(NW-TFETs) is developted based on the surface potential solutions in the channel direction and considering the band to band tunneling(BTBT) efficiency. The three-dimensional Poisson equation is solved to obtain the surface potential distributions in the partition regions along the channel direction for the NW-TFET, and a tunneling current model using Kane’s expression is developed. The validity of the developed model is shown by the good agreement between the model predictions and the TCAD simulation results.     

Improving performance of resonant tunneling devices in asymmetric structures

Based on the global coherent tunneling model, we present a self-consistent calculation and show that structural asymmetry of double barrier resonant tunneling structures (DBRTSs) significantly modifies the current–voltage characteristics compared to the symmetric structures. Within the framework of the dielectric continuum model, we further investigate the phonon-assisted tunneling (PAT) current in symmetric and asymmetric DBRTSs. Both the interface modes and the confined bulk-like longitudinal-optical phonons are considered. The results indicate that the four higher-frequency interface phonon modes (especially the one which has the largest electron–phonon interaction at either interface of the emitter barrier) dominate the PAT processes. We show that a suitably designed asymmetric structure can produce much larger peak current and absolute value of the negative differential conductivity than its commonly used symmetric counterpart.     

The Atomic Tunneling Current in Two—Species Bose—Einstein Condensates

It is shown that the atomic tunneling current and the Shapiro-like steps strongly depend on the initial number of atoms in each condensate and the initial phase difference between the two condensates which are initially in even(odd) coherent states.The nonlinearity of interatomic interactions in the two condensates may lead to the atomic tunneling current and Shapiro-like step between the two condensates.It is found that the interatomic nonlinear interactions can induce the atomic tunneling current and Shapiro-like step between two condensates even though there does not exist the interspecies Josephson-like tunneling coupling.The static atomic tunneling current flows in positive or negative direction,which depends on the phase difference of the two-species condensates.     

单负材料一维光子晶体的透射谱特性

利用传输矩阵法研究了单负材料一维光子晶体(AB)m(ADBDB)n(AB)mA的透射谱,发现:透射谱中出现2个共振隧穿模,其位置和间距可由周期数m或n,以及介质层厚度d调节控制。改变m,会出现2个恒定间距的共振隧穿模;改变dA,共振隧穿模间距增大,且当dA≥25mm时,间距增大加剧;改变n,共振隧穿模逐渐趋于简并,当n≥6时,两隧穿模合二为一;改变dD,两共振隧穿模亦逐渐趋于简并,当dD≥20mm时,两隧穿模亦合二为一。这些特性可为利用光子晶体设计可调性高品质单通道、双通道滤波器提供参考。     

三层单负材料结构中电磁波模分析

本文分析了由负介电常数材料和负磁导率材料交替排列组成的一维三层结构中的电磁波模式,包括传播模及波导模.传播模对应于入射的行波模,着重研究了发生共振隧穿时场分布和透射谱随入射角度的变化关系,发现改变结构参数时共振隧穿频率会劈裂成两个,且这两个隧穿模的频率间距随着中间层厚度的减小而逐渐加大.波导模是指在结构两边的半无限真空中以倏逝场形式存在的电磁模式,分析了它的存在条件即色散关系,发现这种模在材料的交界面处会出现较强的局域场. 关键词： 单负材料 共振隧穿 传播模 波导模     

外磁场中单畴反铁磁颗粒的宏观量子效应

用瞬子方法研究了外加磁场对单畴双轴反铁磁颗粒宏观量子效应的影响. 当外磁场沿易磁化方向时,简并基态中的一个能量抬高,变为亚稳态,其隧穿衰变率随外磁场增大;当外磁场沿中间磁化方向时,能级的隧穿劈裂随外磁场的变化而振荡.从而提出一种观察单畴反铁磁颗粒中宏观量子相干和隧穿现象的实验方法.