光子晶体光纤模式的简并特性研究

应用光子晶体光纤（PCF）的全矢量模型，根据对称性分析，按照最小波导扇面及相应的边界条件，将PCF中的模式进行了分类，并将PCF中的模式类比阶跃光纤来命名. 分析表明，PCF中的模式或者为非简并的，此时能够反映波导结构对称性；或者为简并对，必须二者组合才反映波导结构的对称性. 当简并对中的两个模式都具有与PCF波导结构相同的对称性时，简并将被击破而形成两个非简并模. 关键词： 光子晶体光纤 模式 简并     

光在各类介质一维光子晶体中的传输矩阵

利用Maxwell电磁理论,推导电磁波在一维光子晶体中传播的传输矩阵通式,进一步讨论各类介质一维光子晶体中传输矩阵通式的适用条件,并加以实例对相应传输矩阵进行验证计算,为一维光子晶体研究者、学习者提供计算理论方法参考。     

由介质球构成的三维光子晶体能带结构的平面波研究

采用平面波展开方法计算由介质球构成的面心立方三维光子晶体的能带结构及透射性质.选 用合适的平面波个数研究了SiO₂蛋白石结构光子晶体的能带及透射性质，并采 用转移矩阵 方法计算了电磁波沿［111］方向的传输特性，两种方法得到的结果相符合.还研究了反蛋白 石结构光子晶体的全带隙.最后，研究了壳层介质球构成的面心立方结构光子晶体的能带特 性，发现在高介质球外面包裹适当厚度的低介电常数介质壳层所构成的光子晶体，可以增大 L点相对带隙宽度50％，并证明了其优化内外半径比值约为0．69. 关键词： 光子晶体 光子能带 平面波展开方法 Core-Shell结构     

不同参数对一维光子晶体透射谱的影响

利用传输矩阵法计算并分析了垂直入射下一维光子晶体的透射谱特性,数值模拟得到两种介质的折射率不变,入射波长减小时中心波长减小,禁带宽度变窄。当入射波长不变时,两种折射率比值变大时禁带宽度变大,实验结果为一维光子晶体器件的设计提供了理论依据。     

镜像对称结构一维光子晶体的透射谱研究

用传输矩阵法研究镜像对称结构一维光子晶体（ABCB）m（BCBA）m的透射谱,发现：在很宽的禁带范围内出现单条透射峰,透射峰随m的增加而越来越锋锐;随着A层介质厚度dA和折射率nA的增大,透射峰向高频方向移动;随着B层介质厚度dB和折射率nB的增大,透射峰则向低频方向移动;随着C层介质折射率nC的增大,透射峰则快速向低频方向移动;随着入射角θ的增大,透射峰向高频方向移动的同时禁带宽度也跟随着变化。此镜像对称结构光子晶体的光传输特性对光子晶体设计新型光学器件有一定的参考意义。     

温度对超导光子晶体光子能带的影响

建立了二维超导光子晶体的物理模型,在超导二流体模型并考虑原子作非简谐振动情况下,用平面波展开法求出超导光子晶体的光子能带满足的方程.以YBaCuO超导光子晶体为例,探讨温度对它的光子能带结构的影响.结果表明:二维超导光子晶体在低温时具有较宽的禁带,且禁带宽度随温度的升高而变小.     

具有镜像对称结构的一维光子晶体的透射谱

计算了具有镜像对称性结构的一维光子晶体的透射谱.在光子晶体的禁带中得到了多个完全透射峰.用数学归纳法得到了简单的迭代关系式用以计算多个完全透射峰的频率.只要结构具有镜像对称性，中心透射峰总是存在，而其他透射峰则依赖于缺陷的位置和折射率.适当选择对称结构，可以得到一个近完全透射带. 关键词： 光子晶体 缺陷模 透射谱     

四层单负材料一维光子晶体的透射谱特性

采用传输矩阵法研究四层单负材料一维光子晶体(AB)₂的透射谱特性,发现:透射谱中出现3个隧穿模,随着入射角的增大,3个隧穿模的位置几乎不随入射角变化;随着两种介质层厚度的增大,中央隧穿模的位置保持不变,左右两个隧穿模向中央隧穿模靠拢;随着电单负材料A的磁导率和磁单负材料B的介电常数的增大,3个隧穿模均向低频方向移动,相邻两个隧穿模之间的间隔在减小;三种情况中,3个隧穿模的半峰全宽最终均减小,品质因子均得到提高,其中介质层厚度的变化对隧穿模的半峰全宽和品质因子的影响最显著,入射角的变化影响最小。透射谱的这些特性,对设计新型光学器件具有一定的参考价值。     

二维光子晶体能带结构温度特性研究

采用有限元法对二维光子晶体的能带特性进行了分析.当光子晶体所受的温度发生变化时,由于构成二维光子晶体介质的热光效应,引起介质的折射率变化,介质的热膨胀效应引起介质厚度发生变化,改变了光子晶体的晶格周期,使得光子晶体的能带结构发生变化.分析了温度变化对二维光子晶体的第一禁带和第二禁带结构特性的影响,各禁带的起始波长、截止...     

正负折射率材料组成的一维光子晶体的能带及电场

计算了由正负折射率材料交替排列组成的一维光子晶体的能带及电场，发现其能带不同于由普通正折射率材料组成的光子晶体的能带.当选择合适的参数时，由正负折射率材料组成的光子晶体的TE模或TM模有完全光子带隙出现，这在普通光子晶体中不出现.导带中的电场波函数与普通光子晶体相比具有很强的局域性.对于负折射率材料层为色散介质的情况，计算了在不同的具有正负折射率区域能带.     

Existing conditions of full bandgaps and absolute negative refraction in metallic-dielectric photonic crystal

This paper has theoretically studied the characteristic frequencies of band structures in two-dimensional metallic-dielectric photonic crystals. It is demonstrated that a large filling fraction benefits the existence of absolute photonic band gap, while a smaller filling fraction benefits an absolute negative refraction band. In addition, it also finds that the relation between the cut-off frequency of E-polarized wave and the filling fraction exceeding 10{\%} is content with a linear increasing function, whose coefficients are exponential to the normalized lattice constant. These investigations have significant implications for tuning the operational frequencies to desired applications and manufacturing photonic crystals.     

含有理想导体的准分形结构光子晶体的能带

用时域有限差分方法计算了一组具有相似几何结构且包含理想金属材料的准分形光子晶体的能带.数值计算结果表明，这种准分形结构光子晶体具有绝对带隙，且带隙的宽度会 随着分形级数的增大而增大.同时，随着级数的增大，其能带在整体地趋向于高频端的同时，能带会被快速拉直而形成孤立的能级. 关键词： 光子晶体 带隙 分形     

六角蜂窝结构光子晶体异质结带隙特性研究

利用蜂窝结构光子晶体具有两个范围较大绝对带隙的特性，设计新型六角蜂窝结构光子晶体异质结，采用平面波展开和超晶胞相结合的方法来研究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，此种结构异质结在绝对带隙中就有导模存在，两边晶格横向拉开对导模影响较大，而侧向滑移的影响则较小. 关键词： 光子晶体 异质结 光子带隙 超晶胞     

中红外波段硅基两维光子晶体的光子带隙

利用电化学腐蚀的方法制备了大多孔硅两维光子晶体.结构图形对称性为正方格子，其结构参数为正方形晶格周期a=44μm，正方形空气柱的边长l=2μm.并用显微红外光谱仪表征了光谱性质，揭示了所制备两维光子晶体样品的中红外波段光子的反射特性. 关键词： 光子晶体 光子带隙 反射谱 时域有限差分法     

含双负缺陷的一维光子晶体耦合腔的杂质带特性

利用转移矩阵方法研究了含双负缺陷的一维光子晶体耦合腔的透射谱.计算结果表明，如果改变缺陷的折射率，缺陷模之间的耦合作用将发生改变，使得能隙中的杂质带也随之改变.若这个折射率取适当值，则可以在禁带中同时出现几个尖锐的透射峰和较宽的通带，这种结构可同时用于多通道窄带滤波和宽带滤波. 关键词： 光子晶体 缺陷模 杂质带 滤波     

Zero permittivity band characteristics in one-dimensional plasma dielectric photonic crystal

We consider the oblique propagation of electromagnetic waves in one-dimensional plasma dielectric photonic crystals, the superlattice structure consisting of alternating plasma and dielectric materials using transfer matrix method. Our results show that photonic band gaps for all polarizations can be obtained in one-dimensional plasma dielectric photonic crystals. These structures can exhibit a new type of band or gap, for the incidence angles other than normal incidence, near frequencies where the electric permittivity of the plasma layer changes sign. This new band or gap arises, from the dispersive properties of the plasma layer, only for TM polarized waves and its width increases with the increasing angle of incidence. This differential behaviour under polarization can be utilized in the design of an efficient polarization splitter. The band characteristic is affected by the plasma width, the plasma density, dielectric width, the dielectric constant of the dielectric medium and angle of incidence.     

Effective permittivity and permeability of one-dimensional dielectric photonic crystal within a band gap

We take a finite dielectric photonic crystal as a homogeneous slab and have extracted the effective parameters. Our systematic study shows that the effective permittivity or permeability of dielectric photonic crystal is negative within a band gap region. This means that the band gap might act as ε-negative materials （ENMs） with ε 〈 0 and μ 〉 0, or μ-negative materials （MNMs） with ε 〉 0 and μ 〈 0. Moreover the effective parameters sensitively rely on size, surface termination, symmetry, etc. The effective parameters can be used to design full transmission tunnelling modes and amplify evanescent wave. Several cases are studied and the results show that dielectric photonic band gap can indeed mimic a single negative material （ENM or MNM） under some restrictions.     

A ministop band in a single-defect photonic crystal waveguide based on silicon on insulator

This paper reports that a two-dimensional single-defect photonic crystal waveguide in the Г-K direction with triangular lattice on a silicon-on-insulator substrate is fabricated by the combination of electron beam lithography and inductively coupled plasma etching. A ministop band （MSB） is observed by the measurement of transmission characteristics. It results from the coupling between the two modes with the same symmetry, which is analysed from the stimulated band diagram by the effective index and the two-dimensional plane wave expansion methods. The parameter working on the MSB is the ratio of the radius of air holes to the lattice constant, fla. It is obtained that the critical τ/a value determining the occurrence or disappearance of MSB is 0.36. When τ/a is larger than or equal to 0.36, the MSB occurs. However, when τ/a is smaller than 0.36, the MSB disappears.     

A ministop band in a single-defect photonic crystal waveguide based on silicon on insulator

This paper reports that a two-dimensional single-defect photonic crystal waveguide in the \textit{$\Ga$-K} direction with triangular lattice on a silicon-on-insulator substrate is fabricated by the combination of electron beam lithography and inductively coupled plasma etching. A ministop band (MSB) is observed by the measurement of transmission characteristics. It results from the coupling between the two modes with the same symmetry, which is analysed from the stimulated band diagram by the effective index and the two-dimensional plane wave expansion methods. The parameter working on the MSB is the ratio of the radius of air holes to the lattice constant, $r/a$. It is obtained that the critical $r/a$ value determining the occurrence or disappearance of MSB is 0.36. When $r/a $ is larger than or equal to 0.36, the MSB occurs. However, when $r/a $ is smaller than 0.36, the MSB disappears.