Influence of Light Scattering on Transmission Spectra of Photonic Crystals of Anodized Alumina

The light scattering is found to have a great influence on the transmission spectra of photonic crystal of anodic alumina. The incident light is diffracted by a regular array of branched channels or pores obeying the Bragg law. The intensity of transmission light decreases with the increasing etching time because of the increasing porosity or enlarging scatterers. The variation of intensity and widths of dips in transmission spectra of the porous alumina membrane versus the incidence angle shows the quite different characteristics from the other photonic crystal such as colloidal photonic crystal.     

Synthesis and Band Gap Control in Three-Dimensional Polystyrene Opal Photonic Crystals

High-quality three-dimensional polystyrene opal photonic crystals are fabricated by vertical deposition method. The transmission properties with different incident angles and different composite refractive index contrasts are experimentally and theoretically studied. Good agreement between the experiment and theory is achieved. We find that with the increasing incident angle, the gap position shifts to the short wavelength (blue shift) and the gap becomes shallower; and with the increase of refractive index of the opal void materials and decrease the contrast of refractive index, the gap position shifts to the long wavelength (red shift). At the same time, we observe the swelling effects when the sample is immerged in the solutions with different refractive indices, which make the microsphere diameter in solution become larger than that in air. The understanding of band gap shift behaviour may be helpful in designing optical sensors and tunable photonic crystal ultrafast optical switches.     

利用冲击波作用光子晶体产生蓝光的研究

研究了一种利用冲击波作用光子晶体产生蓝光的新方法.通过模拟光子晶体受冲击波作用后折射率的变化,对470 nm蓝光,设定光子晶体的参量,研究了冲击波引起光子晶体带隙的变化,计算了需要冲击波的速度,分析了影响蓝光线宽和中心波长的因素.结果表明,变频后的光波线宽随冲击波和固定反射面的距离而变化,距离大时,线宽较小,距离小时,线宽较大,可以利用光子晶体的滤波作用对输出光波线宽进行控制,获得带宽稳定的或变化的输出光波.环境温度变化、光子晶体材料吸收特性影响光子晶体的带隙分布,进而影响蓝光的中心波长.研究结果对研制新的蓝光光源具有重要参考价值,同时也为其他相干光源的产生提供了一种新的技术.     

利用冲击波作用光子晶体产生蓝光的研究

研究了一种利用冲击波作用光子晶体产生蓝光的新方法.通过模拟光子晶体受冲击波作用后折射率的变化,对470nm蓝光,设定光子晶体的参量,研究了冲击波引起光子晶体带隙的变化,计算了需要冲击波的速度,分析了影响蓝光线宽和中心波长的因素.结果表明,变频后的光波线宽随冲击波和固定反射面的距离而变化,距离大时,线宽较小,距离小时,线宽较大,可以利用光子晶体的滤波作用对输出光波线宽进行控制,获得带宽稳定的或变化的输出光波.环境温度变化、光子晶体材料吸收特性影响光子晶体的带隙分布,进而影响蓝光的中心波长.研究结果对研制新的蓝光光源具有重要参考价值,同时也为其他相干光源的产生提供了一种新的技术.     

一维三元异质结构光子晶体反射特性

利用传输矩阵法对一维三元光子晶体异质结构的光学特性进行了研究,讨论了介质层厚无序度对三元结构光子禁带的影响.研究表明,将具有相互交叠光子禁带的一维光子晶体叠加构成异质结,可以有效地增大全角度反射的频率范围,当入射角从0°增大到89°,该结构均可实现从0.410 w/w0到0.654 w/w0宽频波段的全反射;相对于二元结构,三元结构可以减小在实际制作过程中随机误差引起的介质层厚无序对光子带隙的影响.该研究结果可为实现可见光及红外光波段大角度反射器的制备及应用提供理论支持.     

二氧化硅蛋白石光子晶体中粒子重构对光学性质的影响

使用自组装法制备了蛋白石结构二氧化硅纳米球三维光子晶体,并对样品在150,300,450℃温度下进行了热处理.随热处理温度的升高,光子晶体禁带中心波长出现22.5 nm的蓝移,且禁带宽度变窄.对于在450℃热处理的样品,其测量的禁带中心波长为572.5 nm,与理论计算结果有较大差异.引起样品光学特性变化的原因是热处理...     

Compton散射对非均匀等离子体光子晶体光子带隙的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和时域有限差分法,对多光子非线性Compton散射对非均匀等离子体光子晶体光子带隙特性的影响进行了研究,提出将入射和散射光作为形成光子带隙的新机制,对电磁波方程进行了修正.结果表明:与Compton散射前相比,散射使电磁波幅值衰减更快;随等离子体密度增加,透射谱禁带宽度几乎无变化,...     

Compton散射对非均匀等离子体光子晶体光子带隙的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和时域有限差分法,对多光子非线性Compton散射对非均匀等离子体光子晶体光子带隙特性的影响进行了研究,提出将入射和散射光作为形成光子带隙的新机制,对电磁波方程进行了修正.结果表明:与Compton散射前相比,散射使电磁波幅值衰减更快|随等离子体密度增加,透射谱禁带宽度几乎无变化,其中心频率向高频方向有明显移动,向上的峰值有较大增加,反射谱向下的峰值有明显减小|随温度增加,透射谱禁带宽明显减小,向上的峰值略有减小,透射能量有所降低|随两种介质介电系数比增加,光子禁带数增加,且带隙间距显著减小.     

周期不对称度对光子晶体透射谱特性的影响研究

利用传输矩阵法,研究周期不对称度对光子晶体透射谱的影响,结果表明:当周期不对称度为零时,光子晶体透射峰随着周期数的增大而变得越精细,但其透射率均为100%不变;当周期不对称度为不等于零的恒定值时,光子晶体透射峰的透射率低于100%,但随着周期数的增大,透射峰仅变得精细而透射率不变;光子晶体透射峰的透射率随着周期不对称度增大而下降,而且不对称度越大,透射率下降越快,同时透射峰变窄的速度也越快。周期不对称度对光子晶体透射谱的影响规律,为光子晶体模型的构造和设计制备等提供方法依据。     

两类单负材料组成的一维半无限光子晶体反射谱

运用传输矩阵方法和Bloch定理计算了两类单负材料组成的一维半无限光子晶体反射谱,与有限多层结构通带中振荡的反射谱相比,半无限结构的反射谱曲线是光滑的,是有限周期结构反射谱振幅取平均的结果,可用来估计通带中的反射率.研究半无限结构的反射谱,有利于分析带隙的位置和宽度,结果表明,由两类单负材料组成的光子晶体中,不仅存在零有效位相带隙,还存在角度带隙,尤其发现高频处的Bragg带隙也是一个全方位带隙.     

Energy Squeeze of Ultrashort Light Pulse by Kerr Nonlinear Photonic Crystals

Self-phase modulation can efficiently shape the spectrum of an optical pulse propagating along an optical material with Kerr nonlinearity. In this work we show that a one-dimensional Kerr nonlinear photonic crystal can impose anomalous spectrum modulation to a high-power ultrashort light pulse. The spectrum component at the photonic band gap edge can be one order of magnitude enhanced in addition to the ordinary spectrum broadening due to self-phase modulation. The enhancement is strictly pinned at the band gap edge by changing the sample length, the intensity or central wavelength of the incident pulse. The phenomenon is attributed to band gap induced enhancement of light-matter interaction.     

非线性光子晶体的单向透射性

利用非线性时域有限差分方法(FDTD)对光从某些一维缺陷层掺杂克尔非线性介质的四分之一波长光子晶体的正反两个不同方向入射时对应的一般透射特性进行了数值分析.计算表明：一定频率范围及一定光强范围的光从非线性光子晶体的正向入射时,透射率是其从非线性光子晶体相反方向入射时的数倍,具有单向透射性,表现为全光二极管的行为.进一步对交替介质层由空气和金红石(TiO2)组成而非线性缺陷层由聚合物(polydiacetykene 9-BCMU)组成的光子晶体模型的透射特性进行了数值分析.在某一频率和强度附近,该模型的正向透射率是反向的6倍左右,表明其可作为一种全光二极管使用.     

共轭荧光分子光子晶体发光材料的可控制备与性能研究

利用自组装技术结合溶胶-凝胶法成功制备了高度有序且光子带隙可控的聚甲基丙烯酸甲酯蛋白石光子晶体样品,并对其表面形貌、透射光谱和发射光谱进行了表征,研究了光子带隙与微球直径、带隙位置与入射光角度之间的依赖关系。     

Reflection Spectra of Composite Photonic Crystals Based on Anodic Alumina Filled with Ferroelectric Sodium Nitrite

Physics of Wave Phenomena - Reflection spectra of a composite one-dimensional photonic crystal (PC) based on porous anodic alumina filled with ferroelectric sodium nitrite have been recorded in the...     

High Efficiency One-Way Transmission by One-Dimensional Photonic Crystals with Gratings on One Side

We propose a scheme of optical one-way transmission by using one-dimensional photonic crystals （PhCs） with diffraction gratings on one side. The one-way transmission is realized by making the PhC opaque to the zeroth diffraction order and transparent to another propagating （in air） diffraction order. For such a structure with 10-period PhC, 93% of the incident energy passes through when an electromagnetic wave impinges from one side, and the transmittance decreases to the order of 0.001% as the electromagnetic wave illuminates from the other side.     

Focusing Systems Based on Two-Dimensional Photonic Crystals

Russian Physics Journal - Methods of focusing electromagnetic waves based on the use of two-dimensional photonic crystals formed by metal and dielectric elements are considered. In the first case,...     

基于组合拟合法的冰晶粒子的光散射计算

利用组合拟合法计算了冰晶粒子的单次散射特性。给出了消光效率因子、单次散射反照度及非对称因子的拟合公式,利用拟合公式对有效粒子尺度为20μm和120μm的六种冰晶粒子的消光效率因子、单次散射反照度及非对称因子进行了计算。结果表明,粒子的消光效率因子、单次散射反照率和非对称因子随着入射波长的增加有着较大的起伏,后两者随着波长的增加而变化趋势基本一致;对于单次散射反照率来说,在可见光波段,反照率非常接近于1;在短波段,粒子的非对称因子变化较小,并且随着波长的增加,非对称因子会逐渐增大。     

一维铁磁材料光子晶体的光学传输特性

利用光学传输矩阵方法,模拟计算了由铁磁材料组成的一维光子晶体的光学传输特性.研究了能带结构随介质层厚度h(O ≤h≤0.5λ0 λ0=1.2×10-6m)变化的规律,并与相同周期结构的普通光子晶体的传输特性进行了比较.结果表明,当O.15λ0＜h＜0.165λ0时,铁磁光子晶体的带隙宽度略小于普通光子晶体的带隙宽度;在h取其他值时铁磁光子晶体的带隙宽度远远大于普通光子晶体的带隙宽度,并且在h=0.25λ0时存在最大值.这种结构的光子晶体通过掺杂有望在多通窄带滤波技术中得到广泛的应用.     

Stopping and Manipulating Ultrashort Light Pulses with Nonlinear Photonic Crystals

It is shown that ultrashort light pulses can be decelerated, stopped or re-accelerated in a nonlinear photonic crystal through the excitation of gap soliton. The mechanism responsible for light pulse manipulation is presented. The application of the stopped light field to enhance nonlinear frequency conversion is discussed.     

光子晶体的非严格周期性对其传输特性的影响

将时域有限差分法(FDTD)用于光子晶体传输特性研究。以二维方格子光子晶体TM模为研究对象。分别讨论了光子晶体制作过程中圆柱半径和品格常量误差对光子晶体传输特性和光子晶体器件性能的影响。研究表明。圆柱半径和品格常量的误差越大。光子晶体的带隙效果越差。在一定的误差范围里,光子晶体的传输特性能够被很好地保持;由于误差的存在,光子晶体点缺陷所形成的微腔的共振频率位置与理想情况发生了漂移;加工精度误差对光子晶体器件性能有较大影响。