基于声光效应的可调谐光子晶体的研究

利用传输矩阵法研究了一维异质双周期光子晶体的光子带隙随超声波变化的特性.首先,光子晶体的介电常数随超声波的传播出现周期性变化;然后,光波入射到此光子晶体时产生声光效应,采用Matlab软件模拟仿真并分析了该结构光子晶体的光子禁带的位置、宽度与超声波强度及频率的关系.结果表明:光子晶体禁带的位置、宽度可以通过控制超声波的强度和频率实现实时调制.这个结果为基于声光效应的可调谐光子晶体器件的研究提供了理论依据.     

异质结构光子晶体的制备与带隙特性研究

本文采用多次垂直沉积法制备出了可见光范围的多重异质结构光子晶体,并对其形貌特征和带隙特性进行了分析.扫描电镜图像表明:所制备的异质结构光子晶体排列规整、不同结构间界面明显.光学吸收光谱分析结果表明:异质结构光子晶体与各单一结构光子晶体带隙相比,带隙明显增大,为各单一结构光子晶体带隙的叠加,且与不同结构的叠加顺序无关.     

近红外宽带全方向反射镜的设计

研究了一维光子晶体的全方向反射镜.用传输矩阵法分析了影响全反镜全方向反射带带宽和位置的因素.利用带隙展宽理论,构建异质结构光子晶体,设计得到了近红外宽带全反射镜.比较发现,Te/SiO2构成的一维异质结构全向带反射特性优于TiO2/SiO2构成的一维异质结构,该反射镜TE偏振波的全方向反射带分布在近红外波段1 001 ～ 2999 nm范围内,TM偏振波的全向反射带分布在1001 ～2323 nm波段范围内,获得的反射率高于98;,而薄膜层数只需要20层.     

h-BN型超晶格等离子体光子晶体能带特性研究

六方氮化硼(h-BN)晶格结构是一种类六方对称复式超晶格结构。具有h-BN晶格构型的光子晶体以其宽光子带隙特点受到国内外学者的广泛关注。本文利用不同尺度低压气体放电管与Al₂O₃介质棒周期性排列,构建了新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体,实现其空间结构和等离子体参数的动态调控。利用微波透射谱对比研究了h-BN型超晶格与简单三角晶格等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目。分析了放电电流、介质棒阵列数对不同频段光子带隙的影响,以及电磁波入射角度对电磁传输特性的影响。结果表明：等离子体的引入不仅能够形成新的光子带隙,而且可以选择性地使部分禁带位置发生移动;相对于简单三角晶格,h-BN型超晶格等离子体光子晶体呈现出更多光子带隙;Al₂O₃介质棒阵列数对等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目均具有重要影响。电磁波入射角度变化越大,电磁传输特性差别越显著,透射谱相关性越差。本文所设计的新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体为制作可调谐光子晶体提供了新的思路,在微波和太赫兹波控制领域具有潜在应用价值。     

等离子体光子晶体研究进展综述

光子晶体作为控制电磁波传输的一种新型材料,以其优越的性能和广阔的应用前景近年来受到了国内外学者的广泛关注.如何制作结构参数可调的光子晶体,特别是如何加强其可重构性、可控性是当前光子晶体领域的一项重要课题.针对于此,本文对一种新型可调等离子体光子晶体超材料的研究进展进行了系统讨论.简要回顾了等离子体光子晶体的发展历史,介绍了等离子体光子晶体的实验产生方式和分类,阐明了等离子体光子晶体不同理论研究方法,并对其未来发展趋势进行了展望.从理论和实验两方面对等离子体光子晶体进行了深入分析.本工作为今后该领域的深入发展以及广泛应用提供了一定借鉴意义.     

SiO2-BaTiO3异质双尺寸超材料结构的制备

采用垂直沉积法自组装制备了SiO2胶体晶体模板,并结合Pechini溶胶-凝胶法实现多种SiO2-BaTiO3异质双尺寸超材料结构的制备.通过X射线衍射分析仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对所得粉体和光子晶体的晶型、形貌及排列方式进行测试分析.对比钛酸钡粉体,对SiO2-BaTiO3异质超材料的结构进行探讨,研究不同pH值对钛酸钡粉体的形貌和粒径的影响,进而研究不同凝胶对异质超材料结构的影响.研究结果表明异质结构中胶体晶体模板的排列更加紧密有序,缺陷减少,纳米颗粒的粒径与原钛酸钡粉体的粒径基本一致,利用不同凝胶可获得LS2、LS4、LS6型结构及层-层复合结构.     

利用水平沉积法制作PS微球二元胶体薄膜及其它复杂结构

本文采用水平沉积方法,制作出各种胶体晶体薄膜.以聚苯乙烯微球为构建单元,制作了多种二元胶体晶体和非单一平面的胶体晶体.为实现太赫兹光子晶体波导,还采用这一方法将线缺陷植入胶体晶体.结果显示通过该方法可以获得很好的有序结构,说明水平沉积方法可以广泛于各种胶体晶体制作.     

光在介电常数正弦调制的一维光子晶体中的传输

本文用平面波展开法和时域有限差分法研究了光在介电常数受正弦函数调制的一维光子晶体传输规律,发现该光子晶体同样具有一般光子晶体的带隙结构.带隙宽度随调制深度的增加而增加,随周期长度的增加而减小.还用时域有限差分法计算得到源频率分别在禁带和通带时电场在介质中的分布,禁带情况下电场在介质中受到抑制,通带情况下不受抑制.说明不论介质的介电常数如何分布,只要满足周期性的条件,介质都会具有一般光子晶体共有的本质特征.     

具有完全带隙的异质结构声子晶体的声波导特性

利用正方形和三角形结构声子晶体具有范围较大完全带隙的特性,设计了新型正方形晶格和三角形晶格构成的声子晶体异质结.采用平面波展开和超原胞相结合的方法研究了该异质结的能带结构特性.给出异质结的结构和相应的能带图,分析了异质结界面传导模,研究两侧结构作横向拉开和侧向滑移时对传导模的影响,讨论这些结构的实际可行性.计算结果表明,没有任何晶格移动,该结构异质结在完全带隙中就有传导模存在,界面两侧发生相对移动时,带隙内传导模的数量及位置都发生变化.     

吸收条件下光子晶体介观压光效应的研究

在考虑材料吸收的情况下利用传输矩阵的方法研究光子晶体介观压光效应.研究表明:当在光子晶体的轴向方向施加应力产生应变时,光子晶体缺陷模将向左(波长小的方向)移动;缺陷模透射峰的峰值和半高宽不随应变的变化而变化;当消光系数和有效弹光系数增大时,介观压光系数的绝对值将会减小,即缺陷模透射率对应力的变化越来越不敏感.这为高灵敏应力传感器的设计提供了理论参考.     

Computer simulation of images of photonic crystals for hard X rays in a transmission scheme. Near field

We have developed a method of calculation of transmission of hard x-ray radiation through a perfect and well oriented photonic crystal consisting of closely packed spheres of matter. The method is based on using an approximate solution of paraxial equation for small distances. The recurrent formula is obtained for a transmission of radiation on one period of crystal. A computer program is elaborated for a simulation of images of photonic crystals in a near field, particularly, just behind the crystal. The calculation is performed for silica spheres of 500 nm diameter. It is shown that the standard phase contrast technique is not valid for these objects, because a strong change of intensity takes place inside the volume of crystal due to a scattering of radiation by separate spheres.     

含左手材料的——维“啁啾”光子晶体的偏振特性

把“啁啾”函数引入含左手材料的一维光子晶体中,且左手材料的介电常数和磁导率采用Lossy Dryde model,利用传输矩阵法研究了其透射谱.结果表明:在“啁啾”函数对材料几何厚度调制较小时,该光子晶体有完整的禁带,随着调制的加强,禁带宽度增加,但底部逐步抬高.在相同的调制下,磁、电等离子体频率的比值越大,禁带宽度越宽.入射角增加,TE模的禁带宽度不变而TM模的禁带宽度变窄,TE模和TM模均产生了角度隙,此角度隙的宽度随入射角增加而变宽,且TM模的变化大于TE模的.周期数N变化时,角度隙基本不变.nR的变化对禁带和角度隙的位置没有影响,但nR越小,禁带底部越高且圆,角度隙中透射峰峰值越大.     

Liquid Crystals and Polymer-Based Photonic Crystal Fibers

Experimental results of polymer photonic liquid crystal fibers based on commercially available (Kiriama) PMMA and cyclo-olefin polymer (Zeonex 480R) microstructured polymer fibers infiltrated with nematic liquid crystals (2CHBT/8CHBT and PCB) are presented and thermally-tuned photonic band-gap propagation mechanism is observed. These preliminary results suggest, that polymers binding to liquid crystals much easier than silica, can offer new opportunities while using polymer-based photonic crystal fibers.     

The chromatic shift of 1-D photonic crystal films influenced by the alkyl group on imidazolium moiety of ionic liquids

Retaining reflection color developed from the photonic crystals has been our main interest. Persistent reflecting color from polymer photonic crystals using non-volatile solvents has been huddled by permeation of large molecular weight solvents. Some ionic liquids can permeate in between polymer photonic crystal layers. Polystyrene-b-poly-2-vinylpyridine (PS-b-P2VP) was used to obtain photonic crystals. The molecular weight of PS-b-P2VP and the hydrophobicity of the ionic liquids were altered to attain persistent color. Imidazolium and 1-ethyl-3-methylimidazolium were used as cations of ionic liquids where the anion was bis(trifluoromethanesulfonyl)imide. The photonic crystals made with block copolymers of 84k–69k and 57k–57k molecular weights showed the persistent distinct colors by swelling with the ionic liquids.     

Tunable Optofluidic Polymer Photonic Liquid Crystal Fibers

New trends are presented in optofluidics based on microstructured photonic crystal fibers filled with liquid crystals. It significantly enhanced optical properties of the fibers and introduced new levels of tunability to photonic crystal fibers. The paper discusses basic research directions in fiber-based optofluidics and, in particular, in polycarbonate-based photonic liquid crystal fibers. Experimental and theoretical results are presented on polymer crystal fibers filled with nematic liquid crystal with two different types of dielectric anisotropies.     

反蛋白石结构光子晶体制备技术

光子晶体是一种具有光子带隙的新型材料,由于其可以控制和抑制光子运动的特性,在光通讯领域具有广阔的应用前景.反蛋白石结构是光子晶体一种重要的结构,由于其制备方法简便、成本低廉而受到人们的普遍关注.本文在介绍目前常用的几种制备光子晶体技术的基础上,详细阐述了制备反蛋白石结构光子晶体的各种技术和方法、以及利用这些制备技术和方法在反蛋白石结构光子晶体上制备一维和二维缺陷的最新进展.     

Enhanced light extraction in Er3+ doped SiO2–TiO2 microcavity embedded in one-dimensional photonic crystal

Erbium doped silica–titania one-dimensional photonic crystal microcavities have been analyzed by solving the erbium rate equations and the Maxwell equations by means of an auxiliary differential equation finite difference time domain technique. The interaction time between light and matter is enhanced by the presence of microcavity, used to localize the light inside the PC and allows to achieve a significant gain. The investigation treats the influence of the pump signal power, the device length and the dopant concentration, on the optical amplification in correspondence of the defect resonance. A comparison between the erbium doped photonic crystal microcavities and erbium doped photonic crystal band edge amplifiers is reported as well, which shows a higher compactness of the erbium doped photonic crystal microcavities respect with the erbium doped photonic crystals.