一维三元光子晶体的偏振滤波特性研究

设计了一维三元对称光子晶体结构,用传输矩阵法对其偏振滤波特性进行了研究。结果表明,入射角、介质厚度增大,两偏振波的禁带和共振模的分离度变大。周期数目N增大,对两偏振波的共振模的分离度影响最明显。晶体结构对称度的改变,对两种波的禁带和共振模的分离度影响不大。     

基于一维光子晶体的偏振分束器

通过设计含缺陷的一维光子晶体,利用特征矩阵的方法计算了在特定频率条件下s光和p光在不同入射角度下的透射率,发现对特定频率的光在一定角度范围内s光和p光具有很高的消光比,且p光具有很高的透射率。说明该一维光子晶体可以作为优良的偏振分束器件。     

一维光子晶体偏振滤波器通道数的影响因素研究

光子晶体偏振滤波器是利用光子晶体带隙特性来控制信号光偏振状态的一种新型滤波器, 在光纤通信、光学传感测量、光学信息处理等领域均有重要应用。通道数多少是偏振滤波器设计的重要指标, 通道越多则信息容量越大, 越有利于系统的小型化微型化。利用光学传输矩阵法研究了影响一维光子晶体偏振滤波器通道数目的因素, 研究表明：(1）光子晶体缺陷层厚度是影响滤波器通道数目的关键因素, 通道数N与厚度D近似满足线性关系, 在500 ～650 nm波段函数关系为N=0.0035D+0.159; (2）缺陷层折射率nc的变化也会导致通道数改变, 折射率越大通道数越多;( 3）光子晶体单元层数和单元厚度改变不会影响滤波通道数, 但可以调节通道中心波长位置, 同时对偏振度和分离度也有影响。     

一维光子晶体的偏振特性研究

本文采用光子晶体带隙结构计算的Pendry理论研究了一维光子晶体的偏振特性,由Pendry理论导出的传输矩阵法计算了TE模和TM模的透射谱,不同入射角时基频PBG(Photonic band gap)分布,固定入射角及入射光频率时透射率随介质a的填充率因子变化曲线.     

一维光子晶体的带隙研究

采用光学传输矩阵方法,模拟研究了一维光子晶体的光学传输特性。考虑到实际需要给定波长为通带或禁带的光子晶体,研究了由光子带隙结构如何得到相应的光子晶体结构,结果表明本文方法完全能得到给定波长为通带或禁带的光子晶体。     

一维掺杂光子晶体的缺陷模和偏振特性研究

利用特征矩阵法研究了两种偏振光通过一维掺杂光子晶体的缺陷模特征和偏振特性,结果表明:S偏振光的缺陷模对应的入射角随着入射波长的增大而增大,而P偏振光的缺陷模对应的入射角却随着入射波长的增大而减小;P偏振光存在明显的"广义布儒斯特角"对应的允许带,其"广义布儒斯特角"随着入射波长的增大而减小,S偏振光不存在"广义布儒斯特角".     

一维光子晶体透射率的数值模拟

根据光子晶体的电磁特性,求解麦克斯韦方程,应用传输矩阵法求解一维光子晶体中电磁波传播的透射率特性,通过改变构成一维光子晶体的层数、材料折射率和材料厚度,得到层数变化对禁带宽度变化影响不大,折射率差值增大时带隙宽度也逐渐增大,两介质厚度有一定厚度差比厚度一样时形成较宽带隙。     

一维反铁磁光子晶体多缺陷的多通道滤波

利用传输矩阵方法研究了形如(AB)4(AAB)nCm(BAA)n(AB)4的一维反铁磁光子晶体的透射谱.数值计算结果表明,反铁磁材料只在共振频率附近区间内对透射谱的影响较大,会出现窄带隙,并会减弱两侧透射峰的强度,而其它区间内的透射谱与普通光子晶体基本相同.此外,在一定的波长范围内,随着各个参数的变化,在该光子晶体的禁带区内可分别获得一个或多个很窄的透过峰.该性质可被用来设计多通道窄带滤波器,即通过调节各个参数就能得到实现所需波长及通道数目的窄带滤波器.     

杂质色散对一维光子晶体偏振滤波特性的影响

利用杂质的色散关系和特征矩阵法研究了一维光子晶体中TE波和TM波的滤波通道的变化特征,碍出了TE波和TM波的滤波通道随色散强度、入射角、杂质厚度的变化规律.色散强度、入射角、杂质厚度能够对一维光子晶体中TE波和TM波的滤波通道产生明显的影响.利用TE波TM和波滤波通道随色散强度、入射角、杂质厚度的变化规律,可以有效地实现对TE波和TM波滤波频率和频率宽度的控制.     

一维光量子阱滤波性能的研究

利用传输矩阵理论研究了形式为(AB)m(ABBA)n(BA)m一维对称光量子阱结构的传输特性.研究结果表明:一维光量子阱垒区和阱区不同周期数、介质A和介质B不同高低折射率比都会对该结构的禁带宽度和透射率影响很大,而选取不同的中心波长又会影响光量子阱的带隙位置.为了制作更精密的光学开关、光滤波器等光学器件,综合考虑这些因素的影响是十分必要的.     

二维正方晶格光子晶体波导的慢光特性研究

利用平面波展开法对二维正方晶格光子晶体波导进行了理论研究和分析.通过减小一排介质柱半径至原来的一半以及直接去除一排介质柱分别获得了0.066c和0.083c的最大群速度,对应的带宽分别为0.060(ωa/2πc)和0.062(ωa/2πc),得出了通过减小介质柱的半径比去除一排介质柱可获得更优慢光效果的结论.进一步分析了缺陷柱半径的变化对导模色散曲线及群折射率曲线的影响,发现当缺陷柱半径在低于介质柱半径的范围内变化时,导模曲线随着缺陷柱半径的增加而向低频方向移动,且渐趋平坦,亦即群速度变小.研究结果对优化正方晶格光子晶体慢光波导提供了理论依据.     

复合三角柱光子晶体传输特性研究

应用平面波展开法研究了二维复合介质柱光子晶体中引入缺陷和改变其折射率对传输特性的影响,得到了不同尺寸和介电常数下的透射谱,并与无复合介质柱光子晶体的结果进行了比较。结果表明:复合柱越细,禁带越宽,中心频率越高,变化关系与无复合柱的结果相反;复合柱折射率越大,禁带越窄,中心频率越低,与无复合柱的结果相同。     

一维光子晶体的对称缺陷模特性

基于介质薄膜理论,设计了含对称缺陷的一维光子晶体结构,用传输矩阵法研究了该对称缺陷晶体的带结构及缺陷模的变化特点。结果显示,随缺陷层个数增大,缺陷模的峰值会增大,宽度会变窄;随缺陷层厚度增大,缺陷模会向长波方向移动,在一定厚度下会出现多缺陷模特点。随周期单元个数变大,缺陷模个数会减少,最终获得一窄带缺陷模。随周期单元厚度增大,禁带宽度明显变宽,缺陷模会变宽并出现右移特性。这些结果对设计新型光子晶体器件有着重要意义,如实现光波滤波器的可控选频、频带缩放功能等。     

准分形结构光子晶体的滤波特性

在考虑色散关系的基础上,利用传输矩阵法讨论了由LiF和Si组成的一维准分形结构光子晶体的透射模特征.结果表明:该准分形光子晶体的透射模半峰全宽度极窄,两介质层的几何厚度分别增加时,透射模中心波长红移,反之中心波长蓝移;且中心波长的移动量和介质几何厚度的增量间有线性关系.当介质保持基本厚度不变而入射角θ≤5°时,透射模中心不变,透射率有少许下降;θ较大时,透射模中心波长蓝移,透射率变小,入射角越大,透射率下降得越多.蓝移量也越大,且这两种变化量与入射角增量间呈非线性关系.上述结论对于准分形光子晶体滤波器的实验研究具有一定的参考价值.     

可调谐光子晶体偏振通带滤波器的理论研究

通过对设计出的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出了TM波和TE波缺陷模随入射角变化的特征以及TM波缺陷模随杂质光学厚度的变化特征为:TM波的缺陷模透射峰在入射角为0～π/2范围内均存在,而TE波的缺陷模透射峰只在入射角为0～0.65 rad范围内存在;在一定波长范围内TM波缺陷模的波长随杂质光学厚度近似呈线性变化.以此为基础,设计出滤波通道波长的可调范围达290 nm、滤波通道半高宽的可调范围在1.5～3 nm、滤波通道的透射峰值大于0.98的可调谐一维光子晶体偏振通带滤波器.     

一种基于缺陷光子晶体的解复用器

在二维正方晶格光子晶体的基础上,构建了一种晶格常数渐变的变晶格结构,设置线缺陷形成主波导和多个耦合波导以及相应的耦合点缺陷(微腔),利用该缺陷态结构实现了六信道波分解复用器.采用时域有限差分法研究了微腔的谐振特性及主波导和各耦合波导的传输特性.计算结果表明:点缺陷共振模可以实现几乎连续的变化,有相近的强度,缺陷峰线宽均约为0.01μm左右;六信道的中心波长在2.667μm～2.802μm之间,信道间隔平均值小于0.025μm.     

一维光子晶体的偏振特性

利用特征矩阵法研究了两种偏振光通过一维光子晶体的偏振特性.结果表明,P偏振光存在明显的"广义布儒斯特角"对应的允许带,其"广义布儒斯特角"随着入射波长的增加而减少,而S偏振光不存在"广义布儒斯特角".光子晶体的折射率对"广义布儒斯特角"出现的波长位置有较大影响,其位置随两介质层折射率之差的增加向长波方向移动.     

填充液晶的光子晶体的光控可调光子带隙

可调光子晶体由于其潜在的应用价值成为现今光子晶体研究中的一个热点。文章首次提出了通过光诱导液晶取向技术来调制光子晶体光子禁带的方法,进而采用平面波展开法分析了填充液晶的二维三角形光子晶体禁带结构的可调节性。数值模拟结果表明:通过偏振光控制空气孔中所填充的相列液晶的方向可以对光子晶体的禁带结构进行调节。与电场调制方法相比,该光控液晶取向技术具有响应速度快、结构简单的优点。这种可调光子晶体可用于制作场敏偏光片、全光光开关和可调光衰减器。