实现多系双通道滤波功能的异质结构光子晶体

用传输矩阵法研究一维异质结构光子晶体(AB)m(BC)nA(BC)n(BA)m的透射能带谱,结果发现:当光垂直入射到光子晶体时,在较宽的禁带范围内出现孪生透射峰,且结构周期对孪生透射峰有很好的调制功能,随着周期数n的增大,孪生透射峰的数目增多,随着周期数m的增大,各透射峰越来越锋锐;孪生透射峰对介质厚度的变化都很敏感,随着介质A厚度的增大,孪生透射峰均出现明显的红移,并逐渐演变为振荡峰,导致孪生透射峰消失,不利于双通道光滤波的调制,而随着介质B厚度的增大,孪生透射峰向长波方向移动,但透射峰的透射率及其宽度没有明显变化。该异质结构光子晶体的光传输特性,可为多系双通道光子晶体滤波器件的设计提供指导意义。     

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。     

入射角对对称结构一维三元光子晶体透射谱的影响

用传输矩阵法研究对称结构一维三元光子晶体(ABC)n(CBA)n的透射谱,结果发现:随着n的增加,出现的单条透射峰越加锋锐;随着光入射角的增大,在TE偏振模情况下,窄透射峰向高频方向移动,在TM偏振模情况下向低频方向移动,而两种情况下的主禁带范围保持不变.这些传输特性为光子晶体设计和新型光学器件研制提供了有益参考.     

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。     

掺杂一维光子晶体透射谱研究

用传输矩阵法计算模拟掺杂(含缺陷)一维光子晶体模型(ABCn AB)m 的透射谱,当n=1,(AB-CAB)m的透射谱出现了有规律的共振透射带,具有宽带滤波的特性,当m=10时,(ABCAB)10随缺陷层C的折射率nc的变化,禁带中心频率处(1.0ω/ω0)出现了一个带宽由大变小变化的透射带,且每个透射带又分裂为恒定透射率的多个透射峰;当m=10,n为奇数时,模型(ABC nAB)10 的透射谱出现奇数个透射带,n为偶数时,出现偶数个透射带,且每个透射带均分裂为9个透射峰.这些特性可用于设计可调性多通道滤波器等.     

具有复介电常量对称结构一维三元光子晶体透射谱的研究

利用传输矩阵法理论,研究含复介电常量对称结构一维三元光子晶体的光传输特性。结果表明:当各层介质的介电常量均为实数时,在较宽的禁带范围内出现一条透射率为100%的透射峰;当介质介电常量含正虚部时,禁带中的透射峰出现透射衰减现象,若含有负虚部时,透射峰则出现透射增益现象;随着复介电正虚部的增大,透射峰出现单调衰减,而随着复介电负虚部绝对值的增大,透射增益达到一极大值,随后减小;在不同介质层引入复介电常量引起透射峰的透射率衰减或增益强度不同。这些特性对设计光放大器、衰减器等新型光学器件有一定的参考价值。     

二元三周期光子晶体透射能带特性的研究

用传输矩阵法理论研究二元三周期一维光子晶体(AmCnAm)k的透射谱,结果发现:在1 900～2 500 nm波长范围内,透射能带谱中出现一个较宽的透射通带,通带两侧的禁带中分别出现两组多条窄带共振透射峰,两组透射峰的条数均可分别由周期数k调节,且条数与k-1数值对应;光子晶体(AmCnAm)k透射能带谱对重复周期数m、n、k变化反应灵敏,当增大m,或增大n,或增大m、n时,光子晶体的透射谱向长波方向移动,即出现红移现象,其中m增大时透射谱红移速度最快,m、n同时增大红移速度次之;随着k,或m,或n,或m、n的增大,光子晶体透射峰的品质因子均不同程度的得到提高。这些特性对光子晶体的实际设计和应用均具有一定的指导意义。     

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．     

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     

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.     

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.     

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。     

光在部分无序二维光子晶体波导中的传播特性

用时域有限差分法研究了光在部分无序二维光子晶体波导中的传播特性．结果表明：介质柱的位置和大小无序对光予晶体波导的透射特性都有影响．仅当它的位置无序变化时,高频段缺陷带对无序度最敏感;仅当它的大小无序变化时,处于低频段缺陷带的高频端对无序度更敏感．当它的位置和大小都无序变化时,它的透射特性比仅受位置无序或大小无序影响更显著．     

光子晶体缺陷对的非对称透射行为研究

基于FDTD技术的数值模拟方法研究光子晶体缺陷对的非对称透射行为,目的是实现高透射率以及最大对比度的全光二极管。研究发现相较由单个非对称缺陷构成的光二极管而言,这种由两个尺寸不同但具有相同谐振频率的缺陷对构成的光二极管其透射对比度要大很多,选择谐振频率相同的缺陷对构成光二极管可以确保一个高的线性透射率,不同尺寸的缺陷虽具有相同谐振频率,但对外部激发所至的非线性响应存在巨大的差异。     

液晶缺陷对对称结构光子晶体透射特性的调制作用

利用液晶热光效应的温度特性,并通过传输矩阵法理论,研究了液晶缺陷一维光子晶体的光传输特性。结果表明,当无液晶缺陷时,在较宽的禁带范围出现一条缺陷模,当在光子晶体中引入液晶缺陷时,禁带边缘通带的透射率大幅下降,同时禁带中增加了一条液晶缺陷模,形成双缺陷模特征,且透射率均为100%;随着液晶材料温度的增大,液晶缺陷模的位置向短波方向移动,而随着液晶层厚度的变化其位置向长波方向移动,但右边空位缺陷模的位置并未受到液晶温度和厚度的影响。液晶材料对光子晶体透射谱的这种调制作用,为设计可调谐光子晶体光学器件提供指导意义。