实现多通道滤波功能的一维光子晶体三量子阱结构

利用传输矩阵法研究了一维光子晶体（AB）m（CD）n（AB）m（CD）n的透射谱.结果发现：在归一化频率0.30ωa/2πc、0.55ωa/2πc和0.42ωa/2πc处,光子晶体（CD）n的两个能带分别处于光子晶体（AB）m（AB）m的两个禁带中,光子晶体（AB）m的能带处于光子晶体（CD）n（CD）n的禁带中,构成连续频率分布的一维光子晶体三量子阱结构.量子阱透射谱亦出现连续频率分布的3组共振透射峰,产生明显的量子化效应,透射峰的总数目为2n＋m或2m＋n,数目和位置均可调.透射峰频率位置出现很强的局域场,并且随着垒层光子晶体厚度的增加而增强.该光量子阱结构透射谱特性可实现连续频率分布的可调性多通道滤波功能.     

适用于宽带通信的光子晶体光纤设计

用平面波展开法，分析了光子晶体光纤样品的禁带特性。用提高折射率差以及改变孔大小的方法调节样品的禁带位置及宽度，获得了包括S波段（1480～1520nm）、C波段（1525～1565nm）及L波段（1570～1620nm）宽带的带隙型光子晶体光纤．计算结果表明：在空气柱／SiO2周期结构的SiO2中掺入金属氧化物，光子带隙产生在波长1455～1515nm范围；在上述结构的空气柱中注入TiO2，其光子带隙产生在波长1481～1632nm范围，后者因具有更宽范围的光子带隙而适用于宽带光通信．文中还给出了孔半径大小与光子晶体光纤禁带的位置和宽度的直观关系，这不仅为通信波段光子晶体光纤的具体设计提供了方便，而且对其他波段的光子晶体光纤的工程设计也有参考价值．     

二维光子晶体及其光子带结构研究

对二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的Bloch波解作了详细的推导，给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据，同时以正方晶格的二维光子晶体为例，验证了电介质圆柱在空气中的排列存在E偏振和H偏振的光子带隙重叠区，称为绝对光子带隙。     

时变非磁化等离子光子晶体禁带特性

采用时域有限差分法(FDTD)给出了电磁波通过由时变的、各向同性的、热的、碰撞的等离子体构成的一维非磁化等离子体光子晶体的FDTD算法公式.以微分高斯脉冲为激励源,用算法公式所得的电磁波透射系数来讨论时变等离子体的禁带特性.结果表明,改变等离子体上升时间可以实现对禁带的控制.     

分形Kerr非线性光子晶体光传输特性

基于光传输和光与Kerr介质相互作用理论,利用分割子层的方法和逆向递推的传输矩阵法计算和分析了康托分形Kerr非线性光子晶体的光传输特性.研究结果表明,这种结构的光子晶体的频谱具有自相似的特点,而且随着生成器G值减小或代数N值增大,其频谱会变得更稀疏,禁带宽度会变得更宽.当光强增强时,该结构的频谱会形成更多的窄带.     

温度、密度对非磁化等离子体光子晶体禁带特性的影响

采用等温近似,用时域有限差分法(FDTD)给出了电磁波通过由非均匀的、各项同性的、热的、碰撞的等离子体构成的一维非磁化等离子体光子晶体的FDTD算法公式.以微分高斯脉冲为激励源,用算法公式所得的电磁波透射系数来讨论了温度、等离子体层密度对其禁带特性的影响.结果表明,改变温度和等离子体层密度分布可以实现对禁带的控制.     

一维时变非磁化等离子体光子晶体禁带的密温特性

采用等温近似,用非磁化等离子体的分段线形电流密度卷积(Piecewise Linear Current Density Recursive Convolution,PLCDRC)时域有限差分(Finite-Different Time-Domain,FDTD)算法研究一维时变非磁化等离子体光子晶体禁带的密度和温度特性。以高斯脉冲为激励源,用算法公式得到     

量子点/多孔硅光子晶体生物传感器用于检测链霉亲和素

本文主要研究了基于量子点/多孔硅光子晶体制备生物传感器的可行性及其在生物检测中的实际应用.功能化多孔硅光子晶体器件与链霉亲和素连接形成生物特征元件.固定浓度的量子点标记的生物素与链霉亲和素发生特异性反应.多孔硅光子晶体的高反射带隙位于量子点发射荧光峰处,使得量子点的荧光信号得到放大.多孔硅光子晶体传感器的检测灵敏度明显提高,使检测限达到pM量级.     

一维光子晶体偏振特性研究

利用传输矩阵法探讨一维光子晶体中两种不同的偏振模式的特性 .通过改变周期性分层介质的填充率、厚度、入射光频率、入射角度等参数 ,得到一维光子晶体在光频 (特别是近红外 )范围内的透射谱与以上因素的关系 ,从而设计了一维光子晶体偏振器 .理论计算得到它对p偏振的透过为 - 3.0× 10 -4dB ,而对s偏振透过仅为 -4 0dB ,偏振度为 96 .7% .结果表明可以用光子晶体实现小尺寸、高偏振度的偏振器件 .     

挤压-堆积复合法制备As2S3红外硫系玻璃光子 晶体光纤及其特性研究

在利用多极法优化设计光子晶体光纤结构的基础上, 充分结合挤压和堆积两种方法的优点, 提出了基于挤压-堆积的新型硫系光子晶体光纤制备技术, 利用As2S3硫系玻璃制备了三层孔环结构光子晶体光纤. 通过理论模拟分析得出了该光纤的色散特性和零色散点, 测试了1550nm近红外光纤激光在该光纤中的传输效果和纤芯光斑能量分布, 利用该光斑测试验证了该光纤在近红外的光能传输局部限制能力和光子晶体的光学初步控制现象.     

含负折射率材料光子晶体的光学特性

从麦克斯韦方程出发推导了正负折射率介质薄层的转移矩阵;并利用转移矩阵法分别计算了含负折射率材料光子晶体和传统光子晶体的光学特性,通过分析比较,发现正负折射率交替的一维光子晶体有很宽的反射带和很窄的透射带;同时这种光子晶体在入射角在75°内的光学特性几乎不受角度影响。     

含Kerr介质的二维光子晶体双稳态性质的模拟计算

基于Kerr介质与光场的相互作用的Tran理论模型,利用在非线性条件下的有限时域差分法(finite-difference time-domain,FDTD)数值模拟了含Kerr介质的方形与三角形晶格的非线性光子晶休光腔的共振频率及其双稳态特性.含多个Kerr缺陷的三角形结构的非线性光子晶体光腔能产生多个共振模式,这种结构随光强变化的透射光强能在更大范围内保持在高透射率的状态.具有这种双稳性质的光子晶体为全光网络的设计提供了参考.     

基于多孔硅微腔微阵列的制备及检测

我们结合光刻和电化学腐蚀方法,成功在单晶硅衬底上制备出一个8×8的一维多孔硅光子晶体微腔的微阵列器件,微阵列的每个阵列单元直径300μm,间距200μm.研究了这种微阵列在633nm激光入射情况下的光学特性.利用我们制备的多孔硅光子晶体微腔的微阵列器件,借助数字图像测量方法,可实现快速的检测.本文的研究结果可应用于生物传感器阵列的检测.     

含有负折射率缺陷的光子晶体中的缺陷模的紧束缚法

采用紧束缚法,研究了含有多个负折射率缺陷的光子晶体中的缺陷模,导出了缺陷模频率方程。然后数值计算了含有三个负折射率缺陷的一维光子晶体的透射谱。结果表明：光子带隙中缺陷模将出现分裂,分裂后缺陷模的数目与半波缺陷数目相同,而缺陷模的间隔随着半波缺陷间隔层数的增加而减小,缺陷模间隔的大小有微小的不对称,最后形成一个缺陷模通带。     

负折射指数物质

介绍负折射指数物质(NRM)基本概念,然后说明负折射指数物质研究的最新发展,对其金属谐振环、光子晶体、和电感电容集总元件等典型结构进行分类说明,归纳研究的最新进展与发展方向.     

准周期结构一维光子晶体的多重分形特性

利用传输矩阵理论分析了Fibonacci准周期结构的光子晶体的带隙特性,并讨论了当介质层中含有负折射率介质时光子带隙的特性,分析了该准周期结构频谱的多重分形.研究结果表明,Fibonacci准周期结构的分层介质的光子带隙（PBG）特性,不论其为普通介质还是含负折射率介质,其透射谱具有相似性,且随阶数的增大其不均匀性增加.对广义Fibonacci准周期结构——GF（1,n）和GF（m,1）,其透射谱的不均匀性随n和m的增加而增大.     

光子晶体中偶极—偶极共振与光子跳跃传导

应用密度矩阵理论,研究了光子晶体中光子通过N个二能级原子的偶极-偶极共振相互作用（RDDI）的跳跃传导。严格推导了几种不同情况的跃迁矩阵元,并讨论了可能出现光子跳跃传导的条件,结果表明,当多数原子处在基态且无缺陷模时,RDDI的集体作用下不能使能量从激发态原子传递到非激发态原子;当多数原子处在基态并有缺陷模时,能量从缺陷模光子转移到原子的速率取决于RDDI耦合系数和缺陷模光子与原子的耦合系数之比。     

一维光子晶体中两缺陷间的相互作用

利用传输矩阵的方法，计算了电磁波通过一维光子晶体的透射系数、反射系数和场分布。当在周期没光子晶体中引入多个缺陷时，将在截止带中形成多个缺陷模。在缺陷模频率处存在尖锐的共振透射峰，透射峰频率依赖于缺陷层在晶体中的位置。在缺陷层或缺陷层周围形成局域化的场。讨论了当在晶体中引入两个缺陷层，这两个缺陷层之间的距离发生变化时引起透射谱的变化情况以及缺陷模的场的分布。当缺陷层相距较近时，在两缺陷间存在相互作用，而且缺陷层相距越近，相互作用强度越强；这种作用与缺陷本身(大小和其折射率)有关。     

自掺杂Te生长CdTe薄膜的结构及其光学性质研究

使用近距离升华(CSS)方法在玻璃衬底上制备了CdTe自掺杂Te薄膜.通过XRD,SEM,EDS,紫外可见分光光度计,以及光致发光(PL)谱分析讨论了掺Te薄膜的结构变化,其表面形貌以及掺杂浓度对CdTe薄膜光学性质的影响.结果表明:适量掺Te改善了CdTe薄膜的结晶质量,CdTe薄膜的晶格常数变大,禁带宽度Eg有略微减小,晶体中施主能级深度无变化——掺Te对CdTe薄膜的光学性质影响不大.     

运用Nd:YAG激光器的InGaAsP超晶格激光诱导无序

对与ＩｎＰ晶格匹配的ＩｎＧａＡｓＰ四元系量子阱材料进行了热稳定性能的研究,通过光荧光谱（ＰＬ）的测量发现：量子阱材料在６５０ ℃以上的常规退火条件下,有最大可达１５５ ｍ ｅＶ 的ＰＬ峰值蓝移,表明禁带宽度有明显增大．运用１．０６４ μｍ 连续输出的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器进行光子吸收诱导无序（ＰＡＩＤ）技术的研究,比较量子阱材料被辐照前后荧光谱的峰值位置和谱宽,发现量子阱结构的禁带宽度在激光辐照后有明显增大,证明有量子阱混合现象产生．衬底预加热结果表明,提高衬底温度可减少ＰＡＩＤ中的激光辐照时间和平均功率密度．