一维光子晶体的有效折射率及色散特性

对有限长度一维光子晶体引入了复有效折射率的概念.它的实部描述了一维光子晶体的色散特性, 虚部反映了光在光子禁带被损耗衰减而消失的特征.从具体计算λ/4 波片堆组成的一维光子晶体的复有效折射率的结果可以看到,它的实部受到光子带结构的调制,在光子禁带及透射带中的一部分出现反常色散现象.在很大的频率范围内,有效折射率变得小于1.     

二维各向异性光子晶体完全带隙的增宽

介绍了光子晶体能带设计的一种新机制,利用各向异性材料制作二维光子晶体,可以大大提高光子晶体的完全带隙宽度。     

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通过增加外磁场来调控等离子体光子晶体的光子带隙结构,采用时域有限差分算法分析了由本征层为磁化等离子体层和其他电介质材料层交替堆叠而成的磁化等离子体光子晶体的光子带隙结构,数值模拟中采用完全匹配层吸收边界条件以防止边界的反射。由于外磁场的法拉第磁光效应,使等离子体的介电常数随着外磁场的变化而改变。数值结果表明,等离子体光子晶体的带隙特性在一定的频率范围相应地得到调节,实现了频率低于等离子体频率的电磁波也能在等离子体中传播。     

赝带隙光子晶体中原子集合的自发辐射动力学

介绍了三维赝带隙光子晶体中原子集合的自发辐射衰减分布特性，发现不同的原子集合弥散组态，其原子自发辐射呈现十分宽或窄的有限的寿命分布，纯粹光子晶体效应可导致加速和抑制衰减过程并存，从理论上揭示了现有的实验结果的重大分歧的缘由。     

基于法拉第效应磁化等离子体光子晶体FDTD分析

通过增加外磁场来调控等离子体光子晶体的光子带隙结构,采用时域有限差分算法分析了由本征层为磁化等离子体层和其他电介质材料层交替堆叠而成的磁化等离子体光子晶体的光子带隙结构,数值模拟中采用完全匹配层吸收边界条件以防止边界的反射。由于外磁场的法拉第磁光效应,使等离子体的介电常数随着外磁场的变化而改变。数值结果表明,等离子体光子晶体的带隙特性在一定的频率范围相应地得到调节,实现了频率低于等离子体频率的电磁波也能在等离子体中传播。     

含单缺陷层的一维可调谐磁化等离子体光子晶体滤波特性研究

采用在等温近似的条件下,以等离子体的上升时间、温度和密度为可调谐参量,用磁化等离子体的分段线形电流密度卷积时域有限差分算法研究了含单一缺陷层的一维磁化等离子体光子晶体的滤波特性.以高斯脉冲为激励源,用算法公式得到的电磁波透射系数来讨论了等离子体上升时间、温度、等离子体层密度对其滤波特性的影响.结果表明,改变等离子体上升时间和等离子体层密度可以实现对滤波通道的调整.谐振频率不能通过改变温度进行调整.     

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。     

Analysis of femtosecond optical pulse propagation in one-dimensional nonlinear photonic crystals using finite-difference time-domain method

In this paper, we have used the finite-difference time-domain (FDTD) method to analyze the optical pulse propagation in a nonlinear, one-dimensional photonic crystal (1DPC). Hyperbolic secant pulses with various carrier wavelengths are utilized in this study. In a nonlinear regime, a 1DPC introduces a photonic band-gap whose central wavelength and width depend on the input pulse intensity. In the present work, three different cases are considered. These correspond to the carrier wavelengths of the incident pulses being out of, near to, and partially in the band-gap. For each case, the effect of nonlinearity on pulse propagation is investigated. Also, we have analyzed the two-frequency regime, in which each of the two pulses has a different carrier frequency (wavelength). This kind of study can be done directly with FDTD without any further computational burden but it is somewhat complicated using nonlinear coupled-mode equations (NLCME) and nonlinear Schrödinger equation (NLSE), which require separate treatments for each carrier wavelength.     

基于光子带隙结构材料的分析及应用

光子与电子相比有更高的传输速度,且能量损耗小,以光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个梦想,光子禁带材料的出现,使人们操纵和控制光子的梦想成为可能．本文概述了光子禁带材料——光子晶体的基本概念、理论基础,并阐述了由其特有性质所带来的应用．     

用特征矩阵法计算光子晶体的带隙结构

讨论了利用特征矩阵计算一维光子晶体的光子带隙结构的方法.利用此方法计算了不同介电常量、不同几何结构以及掺杂的晶体结构的带隙特征,并推广至介质介电常量ε随入射光波频率ω变化的情况. 关键词： 光子带隙 特征矩阵 缺陷态     

EFFECT OF PERIODIC DEFECTS ON ELECTROMAGENTIC SCATTERING BY THE TWO-DIMENSIONAL PHOTONIC CRYSTALS

Electromagnetic scattering from two-dimensional photonic crystals with two-dimensionally periodic defects is analyzed using a model of multilayered periodic arrays of parallel circular cylinders. The reflectance of the photonic crystals of finite thickness, which are free-standing or embedded in a dielectric slab, is obtained in terms of the lattice-sums, the T-matrix of a circular cylinder, and the generalized reflection matrix for a layered system. Numerical examples demonstrate that the refection and transmission bands of the crystals are reformed by introducing the periodic defects and their band natures are very sensitive to the polarization of excitation and the relative position of the defect element within a unit cell.     

光交换的原理与实现

本文详细介绍了空分、时分、波分以及各种复合形式光交换的概念和所需关键器件的原理,给出了在目前技术条件下各种光交换单元的实现方案,并比较了它们的难易程度和优缺点.     

Anomalous dispersion in one-dimensional plasma photonic crystals

The anomalous dispersion in one-dimensional plasma photonic crystals (1-DPPCs) is studied. The width of band pass and band gap are compressed, the phase velocity decreases and the cup-off frequency comes close to the frequency of plasma when EM wave oblique incidence on 1-DPPCs. The band gaps are affected by the thickness of plasma, the dielectric constant of the dielectric material, the plasma density and the angle of incidence. Superluminal negative group velocity is discovered in this study. This character is interesting for scientists and may have a potential application.     

用计算机分析晶体双折射现象

利用计算机绘制演示图形,分析晶体双折射现象及规律。     

Full-wave parallel dispersive finite-difference time-domain modeling of three-dimensional electromagnetic cloaking structures

A parallel dispersive finite-difference time-domain (FDTD) method for the modeling of three-dimensional (3-D) electromagnetic cloaking structures is presented in this paper. The permittivity and permeability of the cloak are mapped to the Drude dispersion model and taken into account in FDTD simulations using an auxiliary differential equation (ADE) method. It is shown that the correction of numerical material parameters and the slow switching-on of source are necessary to ensure stable and convergent single-frequency simulations. Numerical results from wideband simulations demonstrate that waves passing through a three-dimensional cloak experience considerable delay comparing with the free space propagations, as well as pulse broadening and blue-shift effects.     

胶体铁磁流体的光子特性研究(英文)

这篇综述回顾了我们近年来在铁磁流体方面的一些研究工作。铁磁流体是一种纳米铁磁颗粒或亚铁磁颗粒悬浮在基液(如:水或煤油)中形成的悬浮液。铁磁流体之所以受到广泛关注,是因为它们在许多方面都有着潜在应用,例如在机械工程和生物医学等领域。在此综述中,我们首先介绍了铁磁流体的场感应各向异性结构,然后,介绍了几种铁磁流体基软物质材料的光学性质,即:光学负折射、磁控光子带隙和非线性光学响应。我们采用的研究方法主要是分子动力学模拟,有效媒质近似和有限元模拟。     

一维光子晶体带隙随偏振光入射角的演变

用特征矩阵方法得到了一维光子晶体的反射率计算公式,并以λ/4波片堆结构为例对不同入射角度下p偏振光和s偏振光的反射率进行了计算,分析了两种不同偏振光入射情况下光子带隙随入射角演化的特点.     

硅的等离子体色散效应及其应用

本文介绍了Si的等离子体色散效应,并应用它研制了Si的电光调制器和2×2电光开关,取得了满意的结果。     

基于横向磁光效应磁化等离子体光子晶体的光子带隙特性

通过外加与电磁波传播方向垂直的磁场来调控等离子体光子晶体的光子带隙结构。采用时域有限差分方法数值分析了由本征层为等离子体层和其他电介质材料层交替堆叠而成的磁化等离子体光子晶体的光子带隙结构和频谱特性。数值结果表明,光子晶体中等离子体的介电常数随着外磁场大小的变化而改变,从而使磁化等离子体光子晶体的带隙特性在一定的频率范围相应地得到调节。     

磁化等离子体光子晶体缺陷态的研究

采用磁化等离子体的分段线性电流密度卷积时域有限差分(PLCDRC-FDTD)算法研究具有单一缺陷层的一维磁化等离子体光子晶体的缺陷模特性. 从频域角度分析得到微分高斯脉冲的透射率,并讨论该光子晶体的缺陷层厚度、位置、周期常数和等离子体参数对其缺陷模的影响. 结果表明,改变位置和周期常数不会影响缺陷模的频率,改变缺陷层的厚度可以增加缺陷模数,改变等离子体参数能同时影响缺陷模的频率和峰值. 关键词： 磁化等离子体光子晶体 光子晶体 缺陷模 时域有限差分法