慢光在光子晶体弯折波导中的高透射传播

研究了慢光模式在SOI(silicon-on-insulator)材料光子晶体线缺陷弯折波导中的传输特性. 通过优化波导弯折处的结构参数,慢光模式在光子晶体60°与120°弯折波导中的透射率提高10倍以上,归一化透射率分别达到80%和60%以上. 为了进一步减慢光速,设计了新颖的高Q值耦合腔弯折波导结构,在归一化透射率达到75%的基础上,光波群速度低至c/170(c为真空光速). 研究结果对于增强光子晶体的慢光效应,提高光子晶体慢光器件的微型化和集成化都有一定的积 关键词： 光子晶体 慢光 弯折波导 透射率     

倒Y型四能级量子系统中亚光速和超光速传播现象的转换研究

研究了探测场、耦合场和驱动场三场作用下倒Y型四能级量子系统的光学特性,利用数值模拟的方法探讨了外加相干驱动场的拉比频率和失谐量变化时系统对探测光场吸收特性的影响. 通过绘制三维立体图,发现了探测光场的群速度在电磁诱导透明窗口处的变化规律,并且选择合适的驱动场拉比频率和失谐量,可以在理论上实现亚光速和真空光速以及超光速传播之间的转换. 关键词： 倒Y型四能级 群速度 超光速传播 亚光速传播     

超光速群速度与信息传输的有效速度

研究了反常色散介质中脉冲形变对超光速群速度的影响,发现即使光脉冲完全不产生形变群速度仍会超过真空中的光速。但波包的群速度并不等同于信号的传输速度,采用信息论方法,定义了信号的有效传输速度,并用于解释WKD(Wang,Kuzmich,Dogariu)实验。通过计算入射光与出射光信号所携带的信息量,发现由于光的波动衍射及光子散粒噪声的影响,出射光所携带的信息量会损失,使得光信号的有效传播速度不会超过真空中的光速。     

固体介质中光速减慢现象的研究

利用均匀加宽介质中的光谱烧孔效应在红宝石晶体中观测到了最慢为27.55±0.05m/s的极慢光速. 且介质中光传输的群速度与激光的调制频率、激光光功率以及晶体的晶格方向有关. 调制频率越低、相互作用越强，介质中的光速越慢. 关键词： 光速减慢 光谱烧孔 红宝石     

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     

电子学领域的群速超光速实验

研究了电信号在阻抗周期失配的光子晶体结构中的群速超光速传播问题,构建了一种具有周期失配性的结构,此种阻抗失配引起非正常色散以及在8 MHz附近出现禁带.正弦调幅信号和窄脉冲信号分别被送入两种超光速实验装置. 实验结果表明,正弦调幅信号在禁带出现群速超光速,群速最大可达到3.52倍光速,而窄脉冲信号始终以正常速度传播.     

高透射率慢光速的光子晶体耦合腔波导的研究

将二维三角晶格光子晶体波导和微腔结构结合,优化设计了一种二维三角晶格光子晶体共振耦合腔波导,运用时域有限差分法(FDTD)模拟共振耦合腔波导TE偏振光的透射谱,通过透射谱得到传输光的透射率和群速度。结果表明,合适参数的二维三角晶格共振耦合腔波导在波长1.551μm处的群速度为c/130、透射率为20.1%,在波长1.502μm处的群速度为c/50、透射率为29.2%。运用平面波展开法(PWE)计算的该波导的能带结构对慢光特性进行了分析。这种慢光特性的光子晶体波导将在光存储、光延迟及光子集成等方面有潜在的应用价值。     

反常色散介质“超光速”现象研究的新进展

文章介绍了王力军等人的光脉冲在反常色散介质传播实验的测量结果，说明了实验测量的不完全性，因而它不能在是否超光速的问题的答案，文章还介绍了近一年来相应的理论研究工作，文章作者依据物理概念和理论研究结果论证了该实验所得的负群速度本身并不超光速；如果把负群速度看成是某种能量的传播那私超光速出现在负群速度开始时间间，因而它是超距作用，违反能量守恒或动量守恒，因此，负群速度只是表观速度，能流的研究结果也证明了这一点。这就是说，该实验并没有观察 到超观察到超光速传播。     

光子晶体中缺陷的色散导致的群速度降低

利用传输矩阵方法计算了包含色散媒质缺陷的一维光子晶体的复透射系数，其中色散媒质用洛仑兹振子模型描述。计算了由复透射系数定义的等效复折射率并由此研究了频谱位于缺陷模频率附近的光脉冲的群速度。结果发现，由于缺陷模附近的透射谱敏感地依赖于缺陷层的光学厚度，而缺陷层的色散使缺陷层光学厚度随频率变化而改变，从而使包含缺陷的光子晶体的等效色散性质明显地依赖于缺陷的色散行为。由于光脉冲是由多种频率成分的单色场迭加构成的，透射脉冲由各单色场透射后重新迭加构成，因此波包的传播由介质的等效色散性质决定。与包含无色散缺陷的光子晶体相比，缺陷的色散可导致极慢的群速度。通过改变振子强度，群速度可从极慢光速转变为超光速(superluminal)。     

科学家研发出超光速脉冲

据外媒消息,美国国家标准和技术研究所的研究人员研发出一种全新方法,可以产生超光速脉冲。相关研究成果发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》（PRL）上。     

Collimation and enhancement of elastic transverse waves in two-dimensional solid phononic crystals

In this Letter, we numerically investigate the propagation characteristics of elastic transverse waves emitted by line sources embedded inside two-dimensional (2D) solid phononic crystals (PCs). The results show that collimation and enhancement of elastic transverse waves can be achieved at the band edge frequencies. We find that the collimation effect originates from the flat equifrequency contours (EFCs) at the band edge of appropriately designed 2D solid PCs. It is shown that, in addition to geometric symmetry, appropriate constituent material combination is essential to obtain flat EFCs at the band edge. A highly directional and enhanced elastic transverse wave source with a half power angular width of only 5.6° and an enhancement factor of 530 is realized simply by utilizing a finite-size 2D solid PC structure.     

Design of wideband and low group velocity based on coupled cavity waveguides

A method is proposed to design wideband and low group velocity in coupled cavity waveguide (CCW). By tuning the position of the defect row, the first and second rows adjacent to the defect row in the photonic crystal, the guided band is tailored. As a result, the group velocity can be decreased, with a relatively broad bandwidth of the guided band. The effects of three parameters on the group velocity of the crystal are analyzed in detail, using 2D plane wave expansion method. We numerically demonstrate that the group velocity of 0.0096c with 3.0 nm bandwidth of the guided band can be obtained in the model. Viewed from an actual standpoint, this tuning position method has its advantage in fabricating than the method of controlling the diameters of rods or holes.     

Experimental verification of enhanced electromagnetic field intensities at the photonic stop band edge of 3D polystyrene photonic crystals using Z-Scan technique

Enhancement of nonlinear absorption of polystyrene (PS) was investigated using 3D PS photonic crystals (PCs) with Z-scan technique. The Z-scan experiment was carried out at 532 nm in the picosecond (ps) regime. The transmittance of the PC was found to get modified because of the nonlinear absorption of PS particularly when 532 nm is near the photonic stop band (PSB) edge of PC. Calculations show that the field gets enhanced by 1.4 times the input field intensity within the crystal when the 532 nm wavelength falls at the PSB edge while keeping the crystal at an angle of 35°.     

单壁碳纳米管电子输运特性的稳定性分析

基于变形单壁碳纳米管能量色散关系,计算了碳纳米管最低导带的电子速度及有效质量随形变系数变化的各种曲线,以此推测碳纳米管输运性质的稳定性问题.计算结果表明：对于特定类型的碳纳米管,只当其形变发生在某特定方向、且处于低形变（形变系数ε≤002 ）区时,电子平均速度v_mean及平均有效质量m^*_mean随形变改变才会很小（相对改变量≤2%）,这意味着此时的碳纳米管低偏压电子输运性能是基本稳定的.而其他形变情形,电子平均速度v_mean或电子平均有效质量m^*_mean或两者随形变变化明显,甚至有跃变,这意味着其低偏压电子输运性能是不稳定的,甚至极不稳定. 关键词： 变形单壁碳纳米管 电子速度 电子有效质量 输运性能稳定性     

Room‐temperature photoluminescence in quasi‐2D TlGaSe2 and TlInS2semiconductors

We reveal the intrinsic band‐to‐band photoluminescence (PL) in Tl‐based anisotropic semiconductors by means of confocal spectroscopy. The PL achieves largest value for k ⊥ c , where c is the layers stacking axis, and is dependent on polarization. In TlGaSe₂, the band edge absorption spectra were determined at different excitation geometry by using techniques of depth‐resolved free‐carrier absorption (FCA) and photoacoustic response (PAR). A strong absorption enhancement is detected in a large spectral area in the near‐surface region lateral to ab plane. The band‐to‐band absorption enhancement is the most probable cause for high PL intensity. The near‐surface behavior, different from the bulk, might implement useful photonic functionality at room temperature (RT). (© 2014 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

淀积在不同小倾角蓝宝石衬底的n型GaN的研究

采用金属有机物化学淀积技术在不同倾角（0°—03°）的蓝宝石衬底上外延n型GaN.通过原子力显微镜观察到n型GaN均呈台阶流生长模式,02°和03°倾角衬底的n型GaN表面台阶朝向相同、分布均匀,明显地看到在0°倾角衬底的n型GaN表面由台阶重构直接导致的台阶朝向随机分布、疏密不匀的形貌.电子背散射分析表明,在0°倾角衬底的n型GaN外延层的应力随外延厚度增加而增加,而02°和03°倾角衬底的n型GaN外延层的应力没有明显的变化.电学和光学特性研究表明,02°和03°倾角衬底的n型GaN有较高的电子浓度和较低的黄光带与近带边强度之比. 关键词： 金属有机物化学淀积 氮化物 原子力显微镜 光致发光     

Frequency bands of negative refraction in finite one-dimensional photonic crystals

We have discussed theoretically the negative refraction in finite one-dimensional (1D) photonic crystals (PCs) composed of alternative layers with high index contrast. The frequency bands of negative refraction are obtained with the help of the photonic band structure, the group velocity and the power transmittance, which are all obtained in analytical expression. There shows negative transverse position shift at the endface when negative refraction occurs, which is analysed in detail.     

6H-SiC（0001）-6[KF（]3[KF）]×6[KF（]3[KF）]R30°重构表面的同步辐射角分辨光电子能谱研究

利用同步辐射角分辨光电子能谱（SRARPES）对6H-SiC（0001）-6[KF（]3[KF）]×6[KF（]3[KF）] R30°重构表面的电子结构和表面态进行了研究.通过鉴别价带谱中来自于体态的信息,可以推断出重构表面的费米能级位于体态价带顶之上（2.1±0.1）eV处.实验测出的体能带结构与理论计算的结果较为符合.在重构表面上发现三个表面态,分别位于结合能-0.48 eV（S₀）,-1.62 eV（S₁）和-4. 关键词： 角分辨光电子能谱 碳化硅（SiC） 电子结构 表面态     

蓝宝石光纤端面上ZnO薄膜的制备及其温变光学特性

介绍了利用电子束蒸发技术在蓝宝石光纤端面上生长具有良好表面形貌和晶体结构的ZnO薄膜方法.不同测试温度（室温至773 K）条件下的透射光谱显示,蒸镀在蓝宝石光纤端面上的ZnO薄膜,其光学吸收边随温度升高而发生红移现象,且禁带宽度和热力学温度之间满足E_g（T）=340-491×10^-4T的关系.这为今后进一步利用ZnO薄膜的禁带宽度检测相应的环境温度,研制以ZnO薄膜为敏感材料的新型宽量程光纤温度传感器打下了良好的基础. 关键词： ZnO薄膜 蓝宝石光纤 光学吸收边 光纤温度传感器