二维光子晶体中光传输特性的数值模拟研究

本文将时域有限差分方法(FDTD)用于光子晶体理论研究，计算了光子晶体的透射率频率分布；并依据此透射率频率分布，直观地给出了不同频率段的光在二维方型完整光子晶体和有缺陷光子晶体中的一些传输特性。     

时域有限差分方法分析水下目标散射电场分布

水下目标的散射电场分布是水下电磁探测的重点研究方向。通过建立三维海水色散介质中时域有限差分电磁计算模型,对水下目标全空间电场强度的总场和散射场分布进行了系统的研究。结果表明,入射电磁波频率f变化会导致散射电场极值大小及位置发生改变,整体幅值正比于■,且频率越低,散射电场极值位置距离目标越远;在目标电导率0～2 000 S/m区间内散射电场幅值增幅明显,而后变化趋于稳定,散射电场极值正比于ln σ。通过系统分析和计算,分析了水下散射电场幅值变化规律,探讨了频率和目标电导率对水下目标散射电场的影响,可为水下电磁探测应用提供理论参考。     

一维光子晶体的带隙分析

光予晶体是一类介电常数周期性变化的人工电介质材料,有着非常广阔的应用前景．通过时域有限差分法（FDTD）,研究了一雏光子晶体的带隙位置随着介质填充率的变化规律．随着介质填充率比值的减小,禁带中心位置向短波方向移动,说明调节一雏光子晶体的介质填充率来实现对禁带的调制是有效的．     

光子晶体耦合缺陷的透射特性研究

研究了光子晶体非线性点缺陷耦合结构的非对称透射特性.研究目的是如何提高透射率对比度.采用耦合模理论展开分析并运用基于时域有限差分技术的数值模拟验证其结果.理论分析发现,单向透射行为取决于结构的不对称和介质的非线性.因结构的不对称、光能量耦合进缺陷的程度与入射方向有关,导致透射率有差异.增加光波频率失谐δ的数值,则透射率对比度增强.当两个点缺陷耦合后,进一步提高了透射率对比度.数值模拟所得结果与理论分析一致.该结论为全光二极管的设计提供了理论依据.     

蜂窝晶格光子晶体偏振分束器的设计

提出一种基于二维蜂窝晶格光子晶体介质柱型微环偏振分束器,并运用二维时域有限差分方法数值分析了该环形谐振腔外围周期和环区局部折射率调制对下路效率、品质因子以及下路波长等参量的影响.结果表明,对于TM偏振光,垂直外围周期d对波长的影响比较明显;对于TE偏振光,水平外围周期L对其下路效率和品质因子的影响比较明显,而d对下路波长的影响比较明显.同时,当环区局部折射率从3.39变化到3.46时,对于TM/TE偏振光,其波长位置基本保持一致.     

时域有限差分方法分析微带天线散射参数和方向图

文章通过时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)方法分析3维(three dimensional)微带天线的散射参数和远场主极化方向图和交叉极化方向图,仿真结果(simulation results)与文献及ansoft软件的仿真结果进行了对比,证实了采用2阶Mur吸收边界条件的FDTD算法的有效性.     

线缺陷光子晶体波导的透射特性研究

研究了光脉冲通过光子晶体线缺陷波导的透射特性.分析发现光子晶体线缺陷波导的透射行为与波导的几何尺寸有关.通过调制波导的几何结构可以获得较平坦的透射谱.另外发现耦合线缺陷所选择的点缺陷是影响线缺陷波导透射特性的重要因素,通过调节点缺陷的尺寸,缺陷间可以很完美的耦合并获得超平坦的杂质带.该分析结果为光子晶体线缺陷波导的设计提供重要参考.     

时域有限差分方法分析单极天线的频域特性

采用时域有限差分算法分析了单极天线在脉冲信号的激励下的电磁场的时域特性，并借助付里叶变换获得了天线的频域特性。     

基于非线性光子晶体设计全光二极管

针对光子晶体全光二极管在引入Kerr非线性情况下的非对称透射行为进行了研究,目的是实现高透射率以及最大对比度的全光二极管。采用有限时域差分技术的数值模拟方法结合理论分析方法对光子晶体全光二极管的各种性能参数展开研究。在研究中发现可以由两个尺寸不同但具有相同共振频率的缺陷对构建光二极管,在非线性情况下它的透射率和对比度都能获得较大的提高,即选择适当的入射光功率以及合适的缺陷尺寸我们能得到最佳优化的光二极管。     

二维光子晶体可调谐光能量分配器研究

在四方晶格排列的二维光子晶体中移除一排介质棒形成线缺陷波导,在线缺陷波导的下方引入点缺陷．采用基于时域有限差分技术（FDTD）的数值模拟方法分析光波在两个通道中的透射特性,发现点缺陷可以选择特定频率的光波导通．当在点缺陷区域引入克尔非线性并选择具有一定频率失谐的光波入射时,从点缺陷波导输出的光透射率会随光功率的增大而增加．从而实现两个通道分光比的任意分配．该结论为设计光能量分配器提供了理论依据．     

二维光子晶体中的缺陷数值模拟研究

应用On-Shell方法研究带缺陷的正方二维园柱光子晶体，缺陷的引入使得原来不透电磁波的禁带中，出现了缺陷模，即某一波长的电磁波可以透过，计算结果表明缺陷模的频率与透射率随着缺陷的性质，即缺陷的大小和折射率及缺陷两边的层数而改变。     

光子晶体材料及其应用前景

介绍了光子晶体的基本概念，阐述了光子晶体的最新进展以及主要特性和应用。     

用平面波法计算光子晶体光纤

本文讨论了平面波法在光子晶体光纤中的应用,在光子晶体光纤的横截面内选取包含芯层的一个大晶格,形成一个假想的二维周期结构,用平面波将模式磁场展开．就可以求解任意横截面光纤中的麦克斯韦方程。     

基于MPI技术的FDTD网络并行计算研究

随着并行计算的发展,MPI作为一种重要的消息传递方式标准,被广泛地应用到科学计算中。将MPI技术与电磁场时域有限差分法结合,构建了用于高性能并行计算的PC集群环境,通过算例验证了这套系统具有强大的计算功能、准确的计算精度和很高的计算效率。     

光子晶体光纤研究进展

光子晶体光纤是一种新型光纤，它与传统光纤相比具有不可比拟的优点，主要阐述光子晶体光纤的传输机理、研究类型以及制备工艺，并对其发展前景进行了展望．     

二维正方形复式晶胞光子晶体光电特性的FDTD计算分析

用FDTD方法计算了二维情况下正方形复式晶胞光子晶体的光子特性.通过光子能带结构、光子态密度的分布以及沿гX方向透射特性的计算,发现透射谱光子带隙的位置与能带结构符合的很好.光子态密度的分布也表明在带隙范围内态密度为零,而且我们计算的带隙比平面波展开法给出的带隙大.     

含点缺陷的光子晶体波导传输特性的研究

运用FDTD算法研究了含点缺陷的光子晶体波导的传输特性。首先分析了该波导的传输谱,然后动态模拟了光与波导相互作用的过程。结果表明在光子晶体波导中引入点缺陷有利于对光的控制,从而对光子晶体波导器件的设计有着一定的理论指导作用。     

一维双折射型光子晶体的透射特性

利用传输矩阵,计算了一维双折射型光子晶体的透射谱。得出了双折射型光子晶体的禁带同入射光的     

大模场光子晶体光纤设计

全内反射型光子晶体光纤纤具有为高折射率,包层为石英-空气周期结构,光通过高折射率纤芯与低平均折射率包层间的全内反射向前传播.包层的周期结构要求也不严格,甚至可以无序.利用其特有的"无截止单模"特性,对大模场光子晶体光纤进行了设计.