基于自成像效应波导耦合的光子晶体分束器

文章采用时域有限差分法和平面波法作为研究工具,在耦合长度L=7α的条件下研究了光在输出端口的透射率和反射率.结果表明,通过引入额外的介质柱改变耦合区电磁场的相位分布,可使3个输出端口的强度达到均分;并且这种结构的分束器具有很高的输出效率,最高可达到99.5%,这些特性使这种器件在波分复用等方面具有很大的潜在运用价值.     

并发演算CC及其性质

并发演算CC(Concurrent Calculus)是高阶并发通信系统的数学模型,它把λ-演算作为子理论并包含一阶通信系统演算CCS、活动进程演算CMP和高阶通信系统演算CHOCS的主要特征.在CC中,通信端口可为任意表达式,并且进程和通信端口都可以作为在通信中传递的一等对象(First-class Objects).从而CC不仅可以描述一阶通信行为,而且可以刻划通信网络的动态自修改行为.另外,由于CC把λ-演算和进程演算纳入同一形式系统,故CC可以作为并发函数式程序设计的核心语言和理论模型.本文首先给出CC的语法、语义和例子,然后研究CC的高阶双向模拟等价关系以及CC的代数定律.选择算子“+”在CCS,CMP,CHOCS及CC中都有相同的语义定义,本文将给它一种新的语义,体现了环境决定进程演变方向的原则,并研究了在此新语义下CC的代数性质.     

光子晶体波导与微腔耦合的三通道波分复用器

为了实现对光波有效的选择输出,并且使光波的带宽很小,设计了微腔耦合的三通道波分复用器。对该器件采用时域有限差分法和微腔与波导间耦合模进行研究。首先,根据微腔选择不同频率的光波,设计光子晶体滤波器模型。然后,基于光子晶体耦合模理论,由定向耦合波导和一个高品质因子微腔构成的波分复用器。最后,为了提高输出光的透射效率,在波分复用结构的主波导的输出端,增加五个介质柱,形成一个反射层。实验结果表明:此结构能够通过微腔选择不同频率的光波,经过优化设计后的波分复用模型,光波的透射率得到了提高,波长λ=1.763μm的光波达到透射率将近90%。在光子晶体中取多个微腔可以选择输出更多波长的光波,所以这种结构在光子晶体集成器件的制作上有很好的应用前景。     

定向耦合光子晶体偏振光分束器的设计

在只有TE模光子带隙空气孔三角晶格光子晶体研究的基础上,设计出一种全新的、结构紧凑的定向耦合光子晶体偏振光分束器.根据波导间相互耦合与自映像原理,采用时域有限差分法分析了该器件的光传输特性.研究结果表明:由于导光机制不同,TE模和TM模可通过不同的相干长度分离;两种偏振光在波长1.55μm附近透射率都达到95%以上;该器件的尺寸比传统偏振光分束器短.这些优异性能在光予晶体集成电路中有极大的应用价值.     

基于自成像多模干涉的光子晶体波导1×2分束器

通过模拟计算研究了二维三角形光子晶体波导自成像多模干涉的耦合特性,提出了一种二维光子晶体1×2分束器。基于自成像多模干涉效应,用有限时域差分法对这种分束器的特性进行了数值计算和分析。研究发现,这种分束器的透射率可高达96%,造成这种现象的物理原因是多模干涉区的自成像效应,这种多模干涉在光子晶体光学集成电路中具有重大的潜在应用价值。     

双芯光子晶体光纤的带隙及色散特性

为了研究双芯光子晶体光纤的带隙和色散特性,采用平面波展开法计算了双芯光子晶体光纤的带隙特性,当相对孔径d/A≥0.2时,归一化传播常数βA的增大,导致光子禁带宽度增加,利用空气导光的工作波长范围越大。并采用全矢量模型分析了双芯PCF的色散特性,得到了通过适当调整光纤的结构参量,可以获得灵活的色散特性的结果。当孔距A=2μm、相对孔径d/A=0.4时,在波长1.55μm附近,获得近480nm的超平坦色散区;随着相对孔径和孔距的增大,零色散点向短波长方向移动。这为制作高效传输光信号和高性能的保偏光纤提供了一个有效途径。     

1×4光子晶体波导分束器的特性

在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,形成了光子晶体波导,光子晶体波导分束器是集成化光学电路的重要组成元件。我们设计了一种线缺陷1×4光子晶体分束器,并且用有限时域差分法研究了它的特性。研究表明,输出端的透射传输特性与入射光的波长和分支的几何形状有关,并且入射波分别相等地流入四个输出端口。为了减少1×4分束器在三个Y型分支区的反射,可以通过调节在分支区的可调介质柱的半径R,使每个输出端口具有很高的透射率。     

固/液界面客体分子诱导1,3-间苯二甲酸自组装结构转变的STM研究

在固/液界面上,利用扫描隧道显微镜原位研究了客体分子对苯二甲酸(TPA)和晕苯(COR)分子对1,3-间苯二甲酸(IPA)自组装主体网络结构的诱导转变。扫描结果表明,IPA在室温高定向热解石墨烯表面会形成大面积有序的zigzag氢键网络结构。在IPA氢键主体网络结构中加入TPA客体分子,TPA羧基形成的直链式氢键结构会夹在IPA之字形结构中。同样,COR分子会破坏IPA形成的zigzag结构吸附进入IPA网络的六角形纳米孔中。     

1×4光子晶体波导分束器的特性

在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,形成了光子晶体波导,光子晶体波导分束器是集成化光学电路的重要组成元件。我们设计了一种线缺陷1×4光子晶体分束器,并且用有限时域差分法研究了它的特性。研究表明,输出端的透射传输特性与入射光的波长和分支的几何形状有关,并且入射波分别相等地流入四个输出端口。为了减少1×4分束器在三个Y型分支区的反射,可以通过调节在分支区的可调介质柱的半径R,使每个输出端口具有很高的透射率。     

基于自成像效应七平行光子晶体单模波导分束器

在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,就形成了光子晶体波导。将七光子晶体单模波导的相互耦合看成一个多模干涉系统。在多模干涉系统中,本征模的色散曲线相交并出现简并模,简并模之间存在强烈耦合并导致模式的分布方式重新发生变化。本文基于自成像效应的波导多模偶合,提出了一种二维光子晶体波导四端口分束器。采用时域有限差分法和平面波法作为研究工具,TE模为研究对象,从理论上分析了这种器件的特性。结果表明,通过调节介质柱半径R,来改变耦合区电磁场的相位分布,从而控制四个输出端口的能量分布。