介质光学厚度对双负材料光子晶体透射峰带宽的调制

采用传输矩阵法,通过编程计算模拟双负材料光子晶体(AB)mBCB(BA)m的透射谱,研究介质光学厚度对光子晶体带宽的调制机制,结果发现:当分别增大A或B介质层的光学厚度时,光子晶体的透射能带谱均向低频方向移动,且透射峰带宽均逐渐变窄,但透射峰的透射率保持100%不变;当C介质层光学厚度按负值减小时,光子晶体的透射能带谱则向高频方向移动,而透射峰的带宽也变窄且透射率保持100%;相对而言,B介质层光学厚度对带宽的调制最灵敏,A层次之,而C层最弱。介质光学厚度对双负材料一维光子晶体透射峰带宽的调制功能,为设计不同频率或波长范围的窄带滤波器、光开关等光学器件提供理论基础和现实指导意义。     

缺陷光学厚度对对称结构一维光子晶体透射谱的影响

在A层为双正和双负介质情况下,用传输矩阵法理论研究缺陷层的光学厚度对对称结构一维光子晶体(AB)mC(BA)m透射谱的影响,结果发现:在无缺陷情况下,不论A层是双正还是双负介质,禁带中心均出现超窄频带单透射峰,具有传统对称结构光子晶体透射谱的特征;当中间插入光学厚度等于四分之一中心波长的双正缺陷C后,两者的单透射峰一分为二,且双负情况下两透射峰之间的距离较大;当缺陷C的光学厚度为二分之一中心波长时,双正情况下禁带中心出现单透射峰,双负情况下则出现三条透射峰;当缺陷C的光学厚度等于中心波长时,双正情况下出现三条透射峰,而双负情况下则出现五条透射峰。对称结构光子晶体的透射谱随缺陷光学厚度变化的规律,可用以设计可调性超窄带滤波器。     

介质厚度对一维三元结构光子晶体透射谱的影响

用传输矩阵法研究各介质层厚度对一维三元光子晶体(CBA)m(ABC)m透射谱的影响,结果发现:在很宽的禁带范围内,仅出现一条透射峰,且随着m的增加透射峰越加精细;随着A、B、C各介质层厚度的增加,透射峰均向长波方向移动,三者厚度同时增加时透射峰移动速度最快,单层厚度增加时,增加C层厚度透射峰移动最快,B层次之,A层最慢;随着各层介质厚度增加,光子禁带向长波方向移动,各层厚度同时增加时主禁带移动的速度最快,单层厚度增加时,移动速度快慢依次为C层、B层、A层。随着各层介质厚度同时增加或是C、A单层增加,禁带加宽,但B层厚度增加禁带反而变窄。一维三元结构光子晶体的这些特性,为光子晶体设计不同频率范围的光学滤波器、反射器等提供指导。     

含一液晶缺陷层一维光子晶体电控光开关的设计

当电场足够强时,可将向列相液晶看作单轴介质.基于液晶的电场调控特性,通过传输矩阵法数值计算了含一向列相苯乙炔型液晶缺陷层一维光子晶体缺陷模的电场调控特性.数值结果表明,缺陷模波长将随着入射光方向与电场方向间夹角θ的增大向短波方向移动,通过改变夹角θ可实现光开关的功能.     

含一缺陷层一维磁流体光子晶体局域模磁场调控特性研究

基于磁流体的折射率磁场调控特性,利用传输矩阵法数值模拟了TiO2和纳米磁流体(水基Fe3O4)作为基元材料的一维光子晶体局域模的磁场调控特性.结果表明:具有(AB)NBB(AB)NA结构排列(N为正整数)的一维磁流体光子晶体的局域模波长会随着外加磁场强度的增大向短波方向移动,且最大调控量与周期数无关,折射率n c一定时,局域模波长随着介质层厚度的增大向长波方向移动;局域模的品质因子随光子晶体的周期数、介质层厚度的增大而增大.当光子晶体周期数一定时,局域模波长的调控量将随着介质层厚度的增大而增大.     

波长为850nm的电场调控含液晶一维光子晶体滤波器的设计

利用传输矩阵法研究了含液晶一维光子晶体的缺陷模.数值计算了ZnO层厚度或液晶层厚度为固定值,垂直入射光与电场方向间夹角θ为0°、30°、60°和90°时,含液晶一维光子晶体缺陷模的波长随液晶层厚度(或ZnO层厚度)的变化关系.结果表明:当ZnO层厚度为90.8 nm定值时,波长为850 nm光通信窗口对应的液晶层厚度范围为139 nm-158 nm;当液晶层厚度为141.7 nm定值时,波长为850 nm光通信窗口对应的ZnO层厚度范围为88.7 nm-102.3 nm.要得到缺陷模波长为850 nm,垂直入射光与电场方向间夹角θ越小,液晶或ZnO层厚度就越小.     

基于一维光子晶体掺杂结构的单通道滤波特性分析

采用传输矩阵的计算方法,研究了一维光子晶体掺杂结构对光传输特性的影响,利用MATLAB绘制不同结构参数的一维光子晶体第一带隙透射率图谱.通过绘图发现：对称一维光子晶体的周期结构（（BA）m（AB）m）,在带隙内部出现光子局域,在中心波长处产生共振隧穿效应;增加对称周期层数,能够降低隧穿效应的透射率,降低光子局域带宽;提高掺杂层折射率,降低光子局域带宽,局域中心向短波方向移动;增大入射角,光子局域中心向短波方向移动;选择适当的结构参数能够实现在1 550 nm光波附近的窄带滤波器的设计.     

有缺陷的一维三元光子晶体透射谱特性的研究

运用光学传输矩阵理论,研究了有缺陷的一维三元光子晶体的透射谱特性。数值模拟结果表明:光子晶体透射谱特性将受到缺陷层折射率和光学厚度的影响。     

THz频域层状一维光子晶体光纤的设计

针对传统金属微波波导和介质光波导难以解决飞秒激光脉冲作用于光电导天线或光整流晶体产生的0.1-4THz脉冲辐射传输中的群速色散问题,光子晶体光纤在色散设计方面具有很强优势.本文利用光在多层介质中传输的传输矩阵法对层状一维光子晶体光纤进行数值计算,并通过对THz频域材料特性的研究,设计出适合于传输0.1-1THz频段的层状一维光子晶体光纤.     

周期数对光量子阱透射谱的影响

用传输矩阵法理论,研究周期数对一维光子晶体量子阱透射谱的影响,结果表明:随着阱层或垒层周期数的增大,光子晶体量子阱的透射峰均变窄,且垒层周期数增大时透射峰变窄的速度快;垒层介质高低折射率比值越大,或垒层周期数增大,光子晶体量子阱的透射峰变窄速度越快。这些特性,对提高光子晶体光学滤波器件的品质有指导意义。     

基于等离子体插层的双频光子晶体滤波器

在一维的完整光子晶体中对称插入两层等离子体缺陷形成双频滤波器.等离子是一种色散媒质,其等效折射率与电磁波频率和等离子体各参数有关,因而可以通过改变等离子体参数来改变光子晶体缺陷层的性质,从而使得缺陷层对电磁波的谐振频率发生变化,实现这种双频滤波器的频带的可调谐性.介质层和等离子体层分别采用了时域有限差分(FDTD)算法及分段线性电流密度卷积时域有限差分(PLJERC-FDTD)算法.数值仿真表明,这种结构的双频滤器可以在光子晶体禁带大范围可调谐,且透射频点具有较高的品质因数.     

光子晶体中层厚的非关联高斯随机分布对透射谱的影响

采用传输矩阵法研究了一维光子晶体中介质层厚度的非关联高斯型随机分布对光学透射谱的影响.数值计算了个体随机结构的典型透射谱和不同平均无序度结构的集合平均透射谱,对集合透射模数与频率的关系进行了统计分析.结果表明:集合平均透射谱与平均无序程度、频率和介质层数有关,介质层厚度的高斯型随机分布导致带隙展宽.     

一种单芯高双折射光子晶体光纤的性能分析

通过在其纤芯区域引入两个小圆形空气孔设计了一种新型高双折射折射率引导型的光子晶体光纤.首先采用全矢量有限元法结合完美匹配层吸收边界条件数值分析该光子晶体光纤的基模模场分布特性.其次数值分析该光子晶体光纤的结构参数对基模双折射的影响,研究结果表明,该光子晶体光纤在1 400-1 700 nm波长范围内产生的模式双折射高达10^(-2)量级,它比传统的保偏光纤高约两个数量级;同时可以通过灵活调节孔径大小将双折射最高点调到需要的波长上.最后数值分析了该光子晶体光纤基模损耗特性受其结构参数的影响,得到该光子晶体光纤可以在1 400-1 700 nm波长范围内产生小于0.01 d B/km的限制损耗.     

增益介质填充阶梯型光子晶体的光学特性

利用传输矩阵法研究掺铒玻璃填充一维阶梯型光子晶体局域模的光学特性.首先建立该结构的物理模型,然后利用传输矩阵法数值计算该结构的透射谱,最后讨论该局域模与增益系数、掺铒玻璃介质层宽度的变化关系;空间位置的光场分布与增益系数的变化关系.结果表明:随着增益系数的增大,局域模波长的位置没有变化,但局域模强度逐渐增大.局域模波长随介质层宽度的增大,而向长波方向移动;宽度为偶数时,局域模强度随介质层宽度的增大而增强;宽度为奇数时,局域模强度随介质层宽度的增大而减弱.空间位置的光场分布呈现出局域现象,光场分布主要在缺陷层和缺陷层的邻近层;随着增益系数的增大,光场局域现象越来越强.     

重力沉降法制备SiO_2光子晶体及其光学性质

采用重力沉降法在载玻片上制备了三维SiO2光子晶体,用扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计分别表征了样品的微结构和光学特性。结果表明：SiO2微球在三维方向上均为密堆积排列,由于（111）平面的布拉格反射,样品在[111]方向显示出光子带隙。随着SiO2球粒径的增大,光子带隙的中心波长位置发生红移,而且光子带隙的性质与沉积温度密切相关。     

一维二元光子晶体滤波特性研究

把一维时域有限差分方法用于一维二元光子晶体的滤波特性研究,数值模拟多种因素对一维二元光子晶体的滤波特性的影响,结果表明组成一维二元光子晶体的折射率、厚度、层数、入射角、光源的偏振态等都对滤波特性有影响,掺杂层位置、厚度、电磁参数都能调节其偏振滤波特性。     

两种因素对光子晶体缺陷模的影响

采用传输矩阵法,通过数值计算模拟的方式,研究周期数和缺陷位置对一维光子晶体缺陷模的影响,结果表明:对于镜像对称结构一维光子晶体,当两侧基元介质周期数不相等时,缺陷模的透射率下降,且周期不对称度越大,缺陷模透射率下降越快;对于含缺陷单元的周期性排列结构一维光子晶体,当含缺陷单元偏离周期性排列结构中间时,缺陷模的透射率下降,而且偏离结构中心越远,缺陷模透射率下降越快。     

一维无序光子晶体的光学透射特性

用时域有限差分法研究一维无序光子晶体的光学透射特性．结果表明：大折射率层无序和小折射率层无序对光子晶体的透射特性都有影响,但前者影响比后者更显著;当晶格常数不变时,其透射特性与随机分布有关,高频禁带的边缘向波源中心频率拓展,但与涨落系数的变化几乎无关．     

分形康托多层结构的光学传输特性

在分形理论的基础上,将分形康托序列引入到一维光子晶体的设计中来,得到了一维准分形康托多层结构,采用传输矩阵法研究了分形康托多层结构的光学传输特性,讨论了该结构的分形维数以及光学传输谱的Scalability和Sequential Splitting特性.这种结构可用于超窄带光子晶体滤波器,在光学精密测量和光通信超密集波分复用等领域中有一定的应用价值.     

光子晶体滤波器的滤波品质调制因素研究

利用传输矩阵法理论,通过数值计算模拟的方法,研究各种结构参数对光子晶体滤波器滤波品质的调制机制,结果表明:对于双正介质光子晶体,当光子晶体或光子晶体量子阱的排列周期数越大,或基元介质高折射率介质的折射率越大,光子晶体滤波器的滤波品质越高;对于单负介质光子晶体,当光子晶体介质层厚度越大,光子晶体滤波器滤波品质也越高;当双正介质光子晶体的介质换成双负介质时,光子晶体滤波器的滤波品质会降低,但随着双负介质折射率的负值增加,滤波品质会上升。光子晶体或光子晶体量子阱结构参数对滤波器品质的调制机制,为设计光子晶体滤波器以及形成其有效调制机制提供理论参考。