一维平板掺杂光子晶体的滤波特性

利用电磁波在一维平板掺杂光子晶体中横向受限的条件,推导出电磁波在一维平板掺杂光子晶体中各个模式满足的关系式。研究了TE波和TM波各模式的缺陷模随模式量子数和杂质光学厚度的变化规律。利用缺陷模随模式量子数的变化规律可以实现多通道滤波,利用缺陷模随杂质光学厚度的变化规律可以实现调谐滤波。

平板掺杂光子晶体中电磁波的缺陷模

为了研究1维平板掺杂光子晶体中电磁波的模式及其缺陷模特性,推导出1维平板掺杂光子晶体中电磁波的各个模式满足的条件,利用特征矩阵法计算出TE波和TM波各模式的缺陷模随模式量子数和平板厚度的变化规律,得出了一些不同于1维非受限掺杂光子晶体缺陷模的新特征。结果表明,电磁波的模式由模式量子数确定,缺陷模与模式量子数和平板厚度有关。

一维光子晶体全反射隧穿的色散特性

利用介质材料的色散关系和特征矩阵法研究了一维光子晶体中TE波和TM波的全反射隧穿效应随色散的变化特征.TE波和TM波全反射隧穿导带的频率中心随色散强度的增加而降低,频率宽度随色散强度的增加而增大.TE波和TM波的全反射隧穿导带的频率中心随入射角的增加而升高,频率宽度随入射角的增加而减小.这些研究结果拓宽了对一维光子晶体中TE波和TM波波全反射隧穿效应的认识.

幂函数拟合研究LED圆形阵列光斑的发散特性

利用LED照度公式推导出LED圆形阵列的光斑半径和发散角公式,建立了研究LED圆形阵列光斑发散特性的数值计算方法。在此基础上利用拟合方法得出了LED圆形阵列的光斑半径和发散角随m值、随目标距离、随阵列半径变化的幂函数公式,这些幂函数拟合公式能够很好地与数值计算结果吻合。利用这些公式能够十分方便地对LED圆形阵列的光斑发散特性进行解析研究,为研究LED圆形阵列的光斑发散特性建立了一种新方法,弥补了数值计算方法不能对LED圆形阵列的光斑发散特性进行解析研究的缺陷。

大型LED矩形阵列光斑照度的均匀性研究

应用LED芯片的照度公式以及大型LED矩形阵列照度分布的对称性,建立了研究大型LED矩形阵列照度均匀度的物理模型,推导出计算大型LED矩形阵列照度均匀度的公式。利用该公式研究了大型LED矩形阵列照度均匀度随目标距离、长宽比以及m值的变化规律。得出:照度均匀度随目标距离的增加而非线性地减小;照度均匀度随长宽比的增加而非线性地增大;照度均匀度随m值的增加而近似成线性地增大。这些规律为提高大型LED矩形阵列的照度均匀性提供了理论依据,也为大型LED矩形阵列的照度均匀性设计提供了研究方向和计算方法。弥补了之前研究LED阵列照度均匀性方法上的不足。

固-液有限周期声子晶体全反射隧穿效应的解析理论

利用倏逝波的概念和多波束干涉理论解释了一维固-液结构有限周期声子晶体全反射隧穿效应产生的原因,并推导出全反射隧穿峰带的波长满足的解析公式。得出了一维固-液结构有限周期声子晶体全反射隧穿峰带的波长随周期数以及周期波程的变化规律,这些结论与转移矩阵法的结论吻合,弥补了一维有限周期声子晶体研究中数值计算方法的不足。

金属-光子晶体-金属结构中偏振光Tamm态的吸收特性

为了研究银-光子晶体-银结构中两种偏振光Tamm态的吸收性质,采用银介电常数的Drude-Lorentz色散模型和特征矩阵法,研究了吸收率随入射角、随周期数以及随银层厚度的变化规律。结果表明,在银-光子晶体-银结构中两种偏振光都会出现两个光学Tamm态(OTS),即OTS_1和OTS_2。两种偏振光的OTS_1和OTS_2的吸收峰值随着入射角的增大而逐渐增大,随着周期数的增大而缓慢增大,随着银层厚度的增大而明显增大。这些结论丰富了对银-光子晶体-银结构中两种偏振光Tamm态的吸收特性的认识。

固-固有限周期声子晶体中SH波全反射隧穿的机理

利用边界条件推导出SH波在一维固-固有限周期声子晶体中的转移矩阵,并用倏逝波的概念和多波束干涉理论,从理论上解释了一维固-固有限周期声子晶体全反射隧穿效应产生的物理机理,得出了全反射隧穿峰带波长满足的解析公式。利用解析公式和转移矩阵研究了一维固-固有限周期声子晶体中SH波的全反射隧穿效应,结果发现两种方法得出的结论是吻合的。

平板光子晶体的全反射遂穿及其偏振特性

为了研究1维平板光子晶体的全反射隧穿效应，采用传输矩阵法进行了TE波和TM波大于全反射角入射1维平板光子晶体时所产生的全反射隧穿效应及其偏振特性的研究。结果表明，TE波和TM波的全反射隧穿峰的频率随平板厚度的增加向低频方向移动；全反射隧穿峰的频率随光子晶体的周期光学厚度的增加而减少。这一结果对认识光子晶体的传输特性是有帮助的。

一种简便的研究一维光子晶体禁带特征的新方法

利用光在一维光子晶体中传播的色散关系,提出了一种禁带边缘分析法,以研究一维光子晶体禁带特征的方法.该方法利用色散关系引入一个确定禁带边缘位置的函数F,F=0为禁带边缘的位置.通过绘出函数F的图线,由F=0确定禁带边缘的位置,进而分析得到禁带和允许带的特征.它避免了常用的特征矩阵法中对反射率复杂的数值计算,并能得到与特征矩阵法相同的结果.

材料色散对光子晶体全反射隧穿光场分布的影响

为了研究材料色散对光子晶体全反射隧穿光场分布的影响,利用特征矩阵,推导出1维光子晶体中的光场分布公式。又利用光场分布公式和材料色散公式,研究了材料色散对1维掺杂光子晶体全反射隧穿光场分布的影响。结果表明,材料色散对1维光子晶体全反射隧穿的光场分布会产生明显的影响,材料色散会使全反射隧穿光场的峰值发生明显变化,并会使光场分布的周期性发生明显改变。此研究结果加深了对1维光子晶体全反射隧穿现象的认识。

金属材料对M-PC-M结构中光学Tamm态的影响

为了研究金属材料对金属-光子晶体-金属结构中的Tamm态的影响,采用DrudeLorentz色散模型研究了金和银复折射率的特性,得出了复折射率的实部和虚部随波长的变化规律。并对Au-PC-Au和Ag-PC-Ag中的光学Tamm态随金属厚度、入射角、周期数的变化规律进行了对比研究。得出:在Au-PC-Au和Ag-PC-Ag中都会出现两个光学Tamm态,即OTS1和OTS2。Au-PC-Au和Ag-PC-Ag中光学Tamm态的中心波长和透射峰值随金属厚度、入射角、周期数的变化规律是一致的。但Ag-PC-Ag中光学Tamm态的透射峰值明显大于Au-PC-Au中光学Tamm态的透射峰值,Ag-PC-Ag中OTS1和OTS2的分离程度明显大于Au-PC-Au中OTS1和OTS2的分离程度。

一种研究一维掺杂光子晶体缺陷模的方法

建立一维掺杂光子晶体的谐振腔模型并研究其缺陷模特性,采用相干叠加的方法推导缺陷模的透射率及频率,建立一种研究缺陷模的方法——相干叠加法.将相干叠加法与特征矩阵法和共振理论进行比较,结果表明:相干叠加法具有特征矩阵法和共振理论的优点,并克服了特征矩阵法和共振理论的不足.相干叠加法是一种研究一维掺杂光子晶体缺陷模的更为有效的方法.

多通道声子晶体滤波器的理论研究

推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,研究了多通道声子晶体滤波器的设计问题。得出:通过调节杂质的厚度能够实现对滤波通道数目的选择和对滤波频率的调谐。通过改变声子晶体材料的声阻抗能够实现对滤波通道的频率半高宽的调节。设计出滤波通道的频率可调范围达600Hz、滤波通道的频率半高宽的可调范围在3Hz—14Hz之间的三通道声子晶体滤波器。

光在一维光子晶体中的全反射贯穿效应

为了研究一维光子晶体中光波的全反射贯穿效应,利用传输矩阵法计算了TE波和TM波在大于全反射角入射一维光子晶体的透射率.在透射波中发现了全反射贯穿效应,得出了全反射贯穿效应随入射角的变化规律、全反射贯穿效应的波长特性以及全反射贯穿效应随介质光学厚度的变化规律.利用波的量子理论和渐逝波的理论对一维光子晶体的全反射贯穿效应作出了理论解释.

光子晶体多通道可调谐偏振滤波器的理论研究

通过对设计的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出了两个偏振态缺陷模透射峰的变化特征为:P-偏振波其缺陷模透射峰在入射角大于0.75(rad)范围内有多条明显的缺陷模透射峰带,而S-偏振波在入射角大于0.75(rad)范围内没有缺陷模透射峰;P-偏振波缺陷模在同一杂质光学厚度可以截到多个波长不同的透射峰.以此为基础设计出滤波通道波长可调范围大于60nm、滤波通道的半高宽可调范围在1～5nm、滤波通道透射峰值大于0.98的一维光子晶体三通道可调谐偏振滤波器.

固-固掺杂结构声子晶体中弹性波的缺陷模

为了研究弹性波在固-固掺杂结构声子晶体中缺陷模的特性,推导出弹性波斜入射固-固掺杂结构声子晶体的转移矩阵。利用它计算了固-固掺杂结构声子晶体中弹性波的透射系数,得到由于掺杂在禁带的中间出现了多条缺陷模透射峰带,缺陷模透射峰带随杂质厚度的变化呈周期性地出现,在同一缺陷模透射峰带上缺陷模的频率随杂质厚度增加近似呈线性减少。缺陷模的这些特征可以作为设计声子晶体滤波器的理论依据。

一维矩形光子晶体中电磁波的传输特性

利用一维矩形光子晶体中电磁波横向受限的条件,推导出电磁波在其中各个模式满足的关系式,从而研究了电磁波各模式的特性.通过色散法研究了电磁波的传输特性随模式量子数和矩形边长的变化规律,得出了一些不同于一维非受限光子晶体的新特征,即一维矩形光子晶体的禁带由模式量子数确定,禁带频率中心和频率宽度与模式量子数和边长有关.

固-流结构声子晶体中弹性波能带的色散研究

推导出弹性波斜入射固-流结构声子晶体的转移矩阵和色散公式。利用色散公式研究了弹性波在固-流结构声子晶体中的能带特性。结果表明,介质厚度固定时,弹性波中会出现多级禁带,禁带的频率中心随入射角的增加而向高频方向移动,入射角增加到一定值后会分裂出新的禁带,分裂出的禁带频率宽度随级数的增加而增大。入射角固定时,禁带的频率宽度随介质厚度近似成反比变化,分裂出的禁带频率宽度随介质厚度的增加而减小。

一维声子晶体的传输特性

推导出一维声子晶体的转移矩阵,研究了一维声子晶体的传输特性。得出:声波在一维声子晶体中传播时会出现一系列禁带,各级禁带的频率中心是等间隔的,各级禁带的频率宽度是相等的。相邻禁带的频率中心的间隔随介质的厚度成反比变化,禁带的频率宽度随介质的厚度成反比变化。禁带的频率宽度随两介质声阻抗的差值的减小而减小。