一种基于光子晶体的多通道倍频滤波器

本滤波器所用的光子晶体由ZnS和复折射率介质交替排列而成.利用传输矩阵法进行数值计算的结果表明,该光子晶体的透射谱具有以下特征:当两介质的光学厚度均为特征波长的四分之一时,在特征频率的偶数倍频附近出现了透射率为13.7的窄带透射峰,而其它位置均为禁带.周期数增加,透射峰位置稍有蓝移,峰值不变.入射角增大,透射峰位置不变,峰值下降.两介质的几何厚度同时变化时,透射峰的峰值保持不变,位置随之变化,几何厚度增加,透射峰位置蓝移,反之亦然.以上特征为此类光子晶体实现多通道倍频滤波提供了理论指导.     

一种基于光子晶体的雾霾检测仪的设计

为设计雾霾检测仪,由Si和LiF介质组成了一含缺陷层的光子晶体.在考虑两介质色散关系的基础上,利用传输矩阵法对其透射特性进行了研究.计算表明,此光子晶体在580 ～ 720 nm的范围内出现了一个透射率为1的缺陷模,此缺陷模有如下特征:缺陷层中折射率变化时,不影响缺陷模的透射率,只改变缺陷模的中心位置,且缺陷模的中心波长与缺陷层中的折射率有线性关系.两介质几何厚度分别增加时,缺陷模的透射率不变,但其中心位置红移.缺陷层的几何厚度单独变化时,仅影响缺陷模的中心位置,几何厚度增加,缺陷模中心红移,且移动率一定.缺陷模的以上特征为利用此类光子晶体设计雾霾检测仪提供了有益的指导.     

一种基于光子晶体结构的军用车辆红外隐身涂层的设计

根据军用车辆的体表温度,针对红外大气窗口,选用常见的Si和LiF为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了一具有光子晶体结构的复合涂层。利用传输矩阵法计算表明,当Si和LiF均取4层,且每层的几何厚度分别取0.800 m和1.900 m时,在8~14 m之间存在一个严格的带隙,此带隙有以下特征:介质层数大于4时,带隙不再发生实质性的变化。增加两介质的几何厚度,带隙红移,宽度变宽,反之亦然。入射角增加,8~14 m之间的带隙总是存在。以上结论可为该复合涂层的进一步研究提供有益的参考。     

含液晶层光子晶体的应用研究

在由高纯硅和5CB 液晶组成的光子晶体中,掺杂一装有电极的5CB 液晶层作为调制层,由此构成了一针对特定波长（900 nm）的光子晶体开关。利用传输矩阵计算了其透射谱,结果表明:控制调制层上电压的有无就可以实现透射峰中心的移动,从而达到该开关的通断,当调制电压小于5V,还可以准确控制透射峰的中心位置。周期数增加,透射峰的中心位置保持不变,但其半峰全宽度变窄。该开关的结构周期以6~7 为宜,且有一定的角度宽容性,特别适合小角度入射的情况。这些现象为此类光子晶体实现高频开关提供了理论指导。     

一种基于光子晶体的糖溶液检测仪的设计

为设计糖溶液浓度检测仪,由LiF和Si介质组成了一含缺陷层的光子晶体.在考虑两介质色散关系的基础上,利用传输矩阵法对其透射特性进行了研究,计算表明,此光子晶体在400～ 700 nm的范围内出现了一个透射率为1的缺陷模,此缺陷模有如下特征:缺陷层中糖溶液浓度变化,不影响缺陷模的透射率和半峰全宽度,只改变缺陷模的中心位置,且糖溶液浓度与缺陷模的中心波长呈线性关系.两介质几何厚度分别或同时增加,缺陷模的透射率和半峰全宽度均不变,但其中心位置红移,移动率分别保持不变;LiF单独变化时,中心位置的移动率最小,LiF和Si同时变化时,移动率最大.不同介质几何厚度变化时,糖溶液浓度与缺陷模的中心波长呈不同的线性关系,但可通过重新定标来确定.     

First-principles investigations on the mechanical,thermal,electronic,and optical properties of the defect perovskites Cs_2SnX_6(X= Cl,Br, I)

The mechanical properties, thermal properties, electronic structures, and optical properties of the defect perovskites Cs_2SnX_6(X = Cl, Br, I) were investigated by first-principles calculation using PBE and HSE06 hybrid functional. The optic band gaps based on HSE06 are 3.83 eV for Cs_2SnCl_6, 2.36 eV for Cs_2SnBr_6, and 0.92 eV for Cs_2SnI_6, which agree with the experimental results. The Cs_2SnCl_6, Cs_2SnBr_6, and Cs_2SnI_6 are mechanically stable and they are all anisotropic and ductile in nature. Electronic structures calculations show that the conduction band consists mainly of hybridization between the halogen p orbitals and Sn 5s orbitals, whereas the valence band is composed of the halogen p orbitals. Optic properties indicate that these three compounds exhibit good optical absorption in the ultraviolet region, and the absorption spectra red shift with the increase in the number of halogen atoms. The defect perovskites are good candidates for probing the lead-free and high power conversion efficiency of solar cells.     

由单负材料组成的一维对称型光子晶体中的隧穿模

由电单负材料A和磁单负材料B构成了一维对称型光子晶体,数值计算表明其带隙中出现了一隧穿模. 材料层数增加,隧穿模宽度急剧变窄,而其位置不变.隧穿模的位置和宽度对入射角的变化都不太敏感. 材料的几何厚度减小,隧穿模的位置蓝移,而其宽度不变. μ_A, ε_B增加,隧穿模的位置红移,宽度减小. 利用隧穿模的以上特性可以实现对电磁波传播的动态调控.     

基于光子晶体结构的双红外隐身涂层设计

为减少目标暴露,针对红外探测器3 000~5 000 nm和8 000~14 000 nm的工作波长,选用常见的LiF和Si为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了具有光子晶体结构的隐身射涂层。结果表明:当两介质各取4层、其几何厚度分别为1 400 nm和870 nm时,涂层分别在8 000~14 000 nm和3 000~5 000 nm的范围内有一个主、次带隙,主带隙的透射率为零,而次带隙中有两个尖锐的透射峰。当两介质的几何厚度增加,带隙红移,宽度增加,次带隙的平均透射率也增加,反之亦然。当涂层层数为6时,该涂层已在上述波长范围内形成了相应的带隙,介质层数再增加,带隙没有实质性的变化。对于角度入射涂层具有较好的角度宽容度。该结构的涂层可用于重要目标的红外隐身。     

含单负材料光子晶体隧穿模的偏振特性

为探讨含磁单负材料光子晶体的偏振特性,构造了由普通材料A(SiO2)和磁单负材料B组成的(AB)3(BA)3对称型一维光子晶体。数值计算结果表明,垂直入射时,原禁带的1 907 nm处出现了一个十分尖锐的隧穿模。对TE波,入射角增加、B介质的介电常数B或几何厚度减少时,禁带边缘蓝移,宽度变窄,隧穿模的透射率和半峰全宽保持不变,但其位置蓝移。上述3个参数分别变化时,TM波的透射谱及隧穿模的变化规律与TE波的相同,只是入射角增加时,TM波禁带长波边缘的蓝移量小于TE波的。隧穿模的这些偏振特性对高品质滤波器的设计具有指导意义。     

采用含掺杂半导体光子晶体的太赫兹梳状滤波器

用a 介质（n 型掺杂GaAs）和b 介质（TiO2）组成一含缺陷层的光子晶体。数值计算表明:此光子晶体在3.0~4.5 THz 范围内出现了5 个透射率为1 的缺陷模，这些缺陷模有如下特征:当n型掺杂GaAs 的掺杂浓度n由1017/cm3 增加到1019/cm3 时，缺陷模的中心、半峰全宽度和透射率均保持不变，但若n增至1020/cm3，则缺陷模的透射率开始下降。入射角增加，缺陷模的透射率保持不变，但其中心发生蓝移，移动率为变量，且半峰全宽度变窄。a、b 两介质或缺陷层c 的几何厚度分别增加时，缺陷模的透射率和半峰全宽度分别保持不变，中心位置红移。这些现象为此类光子晶体实现太赫兹频段的梳状滤波提供了理论指导。