Band-stop optical nanofilters with split-ring resonators based on metal–insulator–metal structure

Novel band-stop filters with circular split-ring resonators based on the metal–insulator–metal(MIM) structure are presented, with their transmission properties of SPPs propagating through the filter simulated by the finite-difference timedomain(FDTD) method. The variation of the gap of the split ring can affect the transmission characteristics, i.e., the transmission spectrum of SPPs exhibiting a shift, which is useful for modulating the filter. Linear and nonlinear media are used in the resonator respectively. By varying the refractive index of the linear medium, the transmission properties can be changed obviously, and the effect caused by changing the incident intensity with a nonlinear medium is similar.Several resonant modes that are applicable can be enhanced by changing the position of the gap of the split ring. Thus, the transmission properties can be modulated by adjusting the size of the gap, varying the refractive index, and changing the incident intensity of the input light. These methods may play significant roles in applications of optical integrated circuits and nanostructural devices.     

基于振动弛豫理论提高光抽运太赫兹激光器输出功率的研究

以半经典密度矩阵理论和分子振动弛豫理论为基础,研究添加适当比例缓冲气体与适当减小波导芯径对光抽运太赫兹激光器输出光强的影响.计算结果表明,加入适当比例缓冲气体或适当减小波导的芯径均能提高太赫兹激光的输出光强;同时优化两个参数能进一步提高抽运激光能量转化为太赫兹激光能量的效率,延长工作腔中的有效激活区,延缓抽运饱和效应的出现,提高太赫兹激光输出光强.该研究对提高光抽运太赫兹激光器的能量转化效率、提高光抽运太赫兹激光器的输出功率及实现光抽运太赫兹激光器的小型化有重要的指导意义.     

多光子吸收对差频产生太赫兹波影响的理论研究

理论分析了双光子和三光子吸收对非线性材料差频产生太赫兹(THz)波的影响,在不同抽运功率下,计算了相位失配情况下晶体的最佳作用长度和THz的最大量子转化效率,并将其与相位匹配情况进行对比。研究结果表明,抽运功率不太高时,多光子吸收对差频产生THz波影响不大;随着抽运功率的提高,多光子吸收的影响变得显著;抽运功率较高时,相位匹配与相位失配情况下,双光子和三光子吸收效应都增加了晶体的最佳作用长度,降低了THz的最大转化效率。研究了降低多光子吸收的方法。     

具有双周期势的石墨烯超晶格电子带隙和传输特性的研究

运用传输矩阵理论,研究了双周期势石墨烯超晶格(GSL)的电子带隙和传输特性。结果表明,这种准周期结构存在一个新的狄拉克点,并且它的位置恰好位于零平均波数带隙处;与传统的布拉格带隙相比,这种带隙的位置对晶格常数和入射角度的变化不敏感。讨论了入射角度对电子在双周期势中传输特性的影响,预言了双周期势中可控的电子传输过程,定量分析了允带宽度与周期总数目的幂指数关系。     

基于格林函数法研究金属线栅在太赫兹波段的散射特性

本文运用格林函数法分析金属线栅在太赫兹(THz)波段的散射特性, 研究金属线栅的衍射效应对其传输特性的影响. 研究结果表明, 在零级衍射区入射电磁波的透过振幅随a/λ的增大单调增加, 在零级衍射极限处透过振幅达到最大值. 过渡区的临界频率处, 由于衍射效应的加强, 出现入射电磁波透过曲线的振荡. 衍射区受到衍射效应的影响入射电磁波透射振幅曲线总体下降, 并随a/λ的增大单调减少. 与微波传输线方法相比, 该方法摆脱了入射电磁波的波长需大于线栅常数且要求线栅的厚度远远小于金属线的宽度的限制, 能准确的分析系统的电磁场的分布特性, 更具普适性. 关键词： 金属线栅 太赫兹波 散射 格林函数法     

连续波抽运气体波导产生太赫兹激光的理论研究

基于速率方程理论,建立了光抽运气体波导产生太赫兹(THz)激光的能量转化模型,理论分析并求解得到抽运光吸收系数、THz小信号增益系数以及THz输出功率表达式.计算结果表明,THz输出功率随工作物质气压的升高先增加后逐渐减少,随抽运功率的增加、输出镜反射率的减小而增加;最佳工作气压随抽运功率的增大而增大;激发态粒子数以及THz光子通量随波导截面径向逐渐减小,而THz小信号增益系数逐渐增加;抽运饱和、弱抽运吸收与激发态工作物质对THz激光的吸收是限制激光转化效率提高的根源;基于该模型的计算结果与相关文献中的实验数据符合较好.