不同介质形态对石墨结构光子晶体带隙的影响

利用平面波法研究了不同介质形态对二维石墨结构光子晶体的TE偏振模式带隙和TM偏振模式带隙的影响。研究发现,改变构成二维石墨结构光子晶体的介质柱的形态,分别选用圆柱、三角柱、矩柱、五角柱、六角柱等形态,在填充面积比相等时,石墨结构光子晶体的TE和TM两种偏振模式光子带隙都保持不变。     

二维三角晶格光子晶体的光子带隙分析

运用平面波法研究了光波由面内入射到二维三角晶格光子晶体时的光子带隙,详细讨论了原子半径、原子介电常数及引入不同结构缺陷对光子晶体光子带隙的影响.结果表明:一般情况下,TM波和TE波形成的光子带隙并不重合;引入不同的缺陷,在光子带隙的位置出现了不同个数的通带,频率范围很窄,近似为单一的频率,这为实现不同波长的光波传输提供了条件.     

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.     

一维光子晶体周期层厚度对禁带宽度的影响

采用传输矩阵的计算方法,分析一维光子晶体对光传输特性的影响,利用MATLAB绘制一维光子晶体不同结构参数对传输光的透射率图谱,寻找到在1550nm光波附近禁带宽度与层周期厚度的关系．     

TM波的平面波导解法

介质波导具有损耗小和辐射小的特点,广泛应用于光通讯领域。平板波导是一种重要的平面介质波导,其中的TE波和TM波的传输特性,更是为波导器件的设计提供理论支持。本征方程是分析传输特性的重要方程,而TE波较TM波具有相对简单的电磁场连续性边界条件,其本征方程已有详细介绍。从TM波的波动方程出发,推导出三层平板波导TM波的场分布,并根据电磁场的连续性边界条件,逐步推到出它的本征方程。     

TM波的平面波导解法

介质波导具有损耗小和辐射小的特点,广泛应用于光通讯领域。平板波导是一种重要的平面介质波导,其中的TE波和TM波的传输特性,更是为波导器件的设计提供理论支持。本征方程是分析传输特性的重要方程,而TE波较TM波具有相对简单的电磁场连续性边界条件,其本征方程已有详细介绍。从TM波的波动方程出发,推导出三层平板波导TM波的场分布,并根据电磁场的连续性边界条件,逐步推到出它的本征方程。     

基于光子晶体的高效太阳能电池反射器的研究

设计了一种一维光子晶体的太阳能电池底部反射器,采用平面波展开法(PWM)计算禁带,得到当两个材料的介电常数差越大时,完全禁带越宽,对于Si/Air和Si/SiO2都在700～1 200 nm出现完全禁带,在此基础上利用勒让德多项式展开方法(LPEM)对该结构进行最优化,寻找到了高反射率时周期层数N,并考察了当入射角度不同时反射谱效率的问题,得出随着入射角度的增加,两种不同结构的一维光子晶体完全禁带均出现蓝移,证明了此种结构反射器具有高效的全方位反射性。把这种结构的背反射层用作太阳能电池的反射器可以大大提高电池的捕光能力,从而提高太阳能电池的的转化效率。     

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.     

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.     

正负材料三分Cantor序列光子晶体的传输特性

利用传输矩阵法研究了由正、负两种折射率材料按分形三分Cantor序列,交替构成的一维光子晶体的传输特性.数值结果表明,这种新结构的光子晶体的传输谱,类似于普通正折射率的光子晶体,也展现出了较明显的自相似性;其传输谱禁带内新产生的共振峰数目及原有共振峰的分裂数目也呈现出特定的规律性.     

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.     

二维光子晶体带隙参数扫描特性研究

把平面波展开方法(PWM)用于三角晶格二维光子晶体能带结构的数值研究,计算不同参数下三角二维光子晶体时的能带曲线,结果表明三角二维光子晶体介质中的空气柱比空气中的介质往在柱体半径等同时更易形成完全禁带.对TE模式两种情况都较容易形成禁带,介质中的空气柱时不存在完全禁带.     

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．     

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.     

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。     

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。     

Mn掺杂GaAs稀磁半导体的第一性原理研究

稀磁半导体因兼有半导体及金属共同特性,在电子器件和磁性方面有着广泛应用.因此,无论从理论还是应用上研究稀磁半导体都具有重要意义.本文基于第一性原理计算研究了Mn掺杂GaAs稀磁半导体的稳定结构、磁序特点、磁性来源及电子结构.首先,计算研究了GaAs的电子结构,证实其半导体特点;其次,研究发现了铁磁(FM)构型为Mn掺杂的GaAs体系的最稳定构型,并且基于该稳定构型进一步研究发现Mn掺杂GaAs的磁性主要来源于Mn原子;最后,研究发现Mn掺杂GaAs体系的电子结构具有稀磁半导体特性,并基于此展望了Mn掺杂GaAs稀磁半导体的应用前景.     

近红外波段微结构光纤中光子带隙的实验研究

阐述了光子带隙的基本概念,以及微结构光纤中存在光子带隙的理论基础．用基于透射谱的方法测试了近红外波段800-3200nm范围内的三种微结构光纤,从透射谱图中发现有多条透射带,验证了光子带隙的存在．     

碲镉汞红外探测器增透结构设计

针对工作在涵盖甚长波段的碲镉汞红外探测器,设计较薄的光学膜层或光学结构实现反射率低于10%的减反效果,分为减反膜系和类光子晶体两种设计。基于光学薄膜理论设计并分别用两种算法优化得到了3层和4层ZnS/YbF_3增透膜。经过模拟计算,设计的减反膜在8~16μm的宽光谱波段范围内能大幅度减少红外探测器表面的反射,平均反射率低于5%,并且在0°~60°入射角范围内都具有明显的减反效果。另外,通过类光子晶体的周期性纳米柱结构设计,得到了在14~16μm波段平均反射率低于5%的设计方案。两种方案提供了不同思路的甚长波减反设计,减反膜系相对简单廉价,易于大规模生产;类光子晶体设计,生产技术要求较高,但性质更加稳定可靠。     

横向型GaAs光电导开关超宽带辐射特性研究

在实验研究的基础上，根据半导体光电子学理论，对横向型GaAs超快光电导开关的线性和非线性辐射特性作了研究．结果表明：在不同激励光能与偏置电压情况下，光导开关可处于线性与非线性两种导通工作模式；光电导开关的非线性工作模式主要是因为开关中的载流子以电荷畴的形式输运．