一维光子晶体的缺陷模特性研究

利用传输矩阵法研究了缺陷层有吸收的一维光子晶体的带隙结构,在中心波长附近利用泰勒展开式的一级近似得到了缺陷模的高度和半峰全宽的计算公式.研究发现,消光系数、介质周期数和缺陷层厚度对缺陷模高度的影响较大,它们的增大均使缺陷模高度快速下降;而对半峰全宽的影响主要取决于介质的周期数,随周期数的增大缺陷模快速变窄.

非线性Bragg微腔的双稳态研究

研究了一维Bragg微腔中的光学增强效应,并对F-P腔中Kerr介质的双稳态特性进行了理论分析,并得到相应的数学表达式.研究表明,对聚焦型Kerr介质(χ(3)>0),要产生双稳态特性必须给入射光波预置一定的红移量,若是散焦型介质(χ(3)<0)则要预置一定的蓝移量.红移量(或蓝移量)的临界值与光子晶体的介质折射率、周期数、F-P腔长度、缺陷模的线宽(FWHM)等因素密切相关,它随介质折射率比、周期数、F-P腔长的增大而减小,随缺陷模的线形变窄而降低.要有效地降低非线性介质的双稳态开关阈值,除了尽可能选择较小的合适红移(或蓝移)量外,还要选择|χ(3)|较大的Kerr介质以增强腔内的非线性光学效应.

周期性单负介质平板层的传输特性

利用传输矩阵法研究了无色散的周期性单负介质平板层的传输特性。研究表明当晶格常数与波长可比拟时电磁波很难通过,而当波长远大于晶格常数时通过相邻界面倏逝模电场的耦合作用,可使一定频率的电磁波产生耦合共振导致隧穿。在波长很长时可将性质差异的介质平板层进行均匀化处理,并给出其等效介电常数和等效磁导率,进而讨论左手材料的实现条件。

光子晶体Bragg镜的相移特性及腔模研究

研究了光子晶体Bragg镜的反射相移及透射相移,发现随着入射光频率的增大,相位均在增大。在中心频率附近反射相移和透射相移都与频率成线性关系。利用泰勒展开式的一级近似,得到了中心频率附近反射相移和透射相移的一级近似解析解,它们能很好地描述相移的变化规律。利用相移特性研究了Bragg微腔的共振模随微腔厚度的频率变化特性,同时亦给出了中心频率附近共振模频率的一级近似解析解。

基于一维非线性光子晶体的光学二极管优化设计

基于F-P腔理论研究了不对称非线性缺陷光子晶体的光学二极管效应。要有效提高光学二极管的正反向透射比,同时又要保证正向透射率不太低,应增大入射光频率的预置量,适当提高缺陷两侧结构的不对称性,并使入射光强在相应变化范围内靠近低值。数值模拟结果支持了该理论的分析。

含负折射率介质光子晶体的斜角禁带

研究了由正负折射率介质交替排列构成的光子晶体的传输特性,负折射率材料(NIM)是有损耗的Drude色散媒质。研究发现,这类光子晶体具有零折射率带和传统的Bragg带,此外在NIM的折射率接近于零的频域还出现了一个新型的禁带——斜角带。该斜角带的位置与晶格参数无关,其带宽较小;在电磁波垂直入射时禁带消失,但随着入射角的增大禁带逐渐展宽,且TM模的带宽大于TE模。

非线性介质传输矩阵算法研究双稳态特性

研究了一维非线性介质的传输矩阵算法,并对色散型缺陷层的一维光子晶体的光学双稳态特性进行了模拟。研究表明,该方法可以精确地模拟一维非线性介质的传输行为,很方便地给出一维光子晶体的光学双稳态特性。

三棱镜折射率的测定

介绍了用分光计如何来精确地确定单色光透过三棱镜后的最小偏向状态 ,及最小偏向角的测量方法。并测量了不同谱线入射时三棱镜的折射率。在可见光段 。

基于光学Tamm态的广角度完美吸收

基于光学Tamm态设计了一个金属-DBR结构,利用传输矩阵理论,通过光子带隙中的反射谱dip位置来确定光学Tamm态(OTS)的本征波长,并进而研究了OTS的有关特征。在金属-DBR结构的界面处,存在着TE、TM模式的两种光学Tamm态,且可以用一般电磁波入射来激发。金属层厚度对OTS的本征波长及其相应的吸收率影响较大。随着金属层厚度的增加,OTS的本征波长将出现蓝移现象,即波长变短,最后逐渐趋近于一个稳定值,而结构对OTS的吸收率则出现一个峰值效应。当金属Ag层的厚度为39nm时,结构对OTS的吸收率接近于1,即完美吸收。进一步的研究表明,这一结构参数的金属-DBR结构,可以实现广角度的完美吸收。

Nd_2Fe_(12)P_7单相合金的制备及晶体结构

采用机械合金化方法得到了Nd -Fe -P 3元合金 ,然后用盐酸 (1∶1)进行后处理 ,得到Nd2 Fe1 2 P7单相粉粒。其晶格参数为a =9 2 80 ,c=3 70 5 。通过对晶体衍射谱强度的计算 ,给出了Nd2 Fe1 2

克龙尼克—潘纳模型的能带结构

利用图解法来确定一维周期势作用下晶体的能带结构。研究发现,当势垒高度为零时没有带隙结构,随着势垒的增加在布里渊区边界上出现带隙。势垒越高,能带的最低能量越大,较低的允带越窄;垒宽增大,能带抬高;能量越高,允带宽度越大,而禁带宽度则越窄。相关研究有助于理解固体的能带结构。

光子晶体缺陷模的偏振特性研究

为了了解光波在一维光子晶体的传输特性,利用传输矩阵方法进行了数值模拟,并研究了缺陷层厚度对缺陷模偏振特性的影响。结果表明,入射角的变化对光子晶体的禁带及缺陷模影响较大,它们都随入射角的增大向高频(短波)方向移动,s偏振的禁带宽度逐渐增宽而p偏振的禁带宽度变化不明显,p偏振的缺陷模频移较s偏振的稍大。随着入射角的增大,s偏振的缺陷模越来越细、品质因子逐渐增大,而p偏振的缺陷模变化趋势则刚好相反。

含负折射率介质非线性Bragg腔的双稳态特性

研究了含负折射率介质一维光子晶体非线性Bragg腔的透射特性、光学增强和双稳态特性·对负折射率介质无色散和有色散非线性Bragg腔及由两种正折射率介质构成的非线性Bragg腔的透射谱、光学增强、缺陷模的线宽、入射光的红移量、双稳态开关阈值进行了比较.含负折射率介质的非线性Bragg腔可显著增大腔内光学增强效应,降低缺陷模的线宽、入射光的红移量和双稳态开关阈值·

非线性微腔的光学双稳态

基于F-P腔理论,通过引入有效折射率概念,研究了非线性微腔的光学双稳态,给出了相应的解析表达式。理论曲线与其它文献的数值模拟结果相吻合。研究表明,系统要产生双稳态现象,必须对入射光预置一定的偏移量。若介质是聚焦型Kerr介质,入射光波必须红移;反之则蓝移。临界的偏移量是腔共振模线宽的0.866倍。

介质层厚对含负折射率介质Bragg微腔的影响

研究了介质层厚对含负折射率介质一维光子晶体Bragg微腔的缺陷模和双稳态的影响.在中心频率附近将传输矩阵各矩阵元采用泰勒级数展开并取一级近似,得到了缺陷模频率与介质层厚的关系式及品质因子公式.研究结果表明:一级近似法能很好地解释中心频率附近介质层厚对缺陷模频率的影响.理想Bragg微腔结构的缺陷模品质因子最大;递增正折射率介质层厚和增大缺陷层介质层厚、递减负折射率介质层厚及同时等量递减正和负折射率介质层厚,均可使缺陷模红移,双稳态阈值降低.

含左手材料对称三层平板空气波导的模式特性

研究了左手材料作为衬底及覆盖层的对称三层平板空气波导的传输特性.快波和慢波都可以在这种波导中传播.快波不存在基模模式,只有0阶和1阶的TE或TM模才会出现慢波.当左手材料的相对介电常量和相对磁导率相等时,TE、TM模式完全简并,当其相异时简并消除.可以存在同阶模式的双传播模.

腔模红移对非线性微腔双稳态阈值的影响

影响非线性微腔双稳态阈值的因素很多,例如电介质折射率、周期数、缺陷层厚度、谱线宽度等。但是腔模红移起到了十分重要的作用。从理论上分析了红移对双稳态阈值的影响,并作了数值模拟。红移是研究双稳态阈值首先要考虑的问题。

一维光子晶体的全向反射特性

利用传输矩阵方法研究了一维光子晶体的全向反射特性。研究表明,光子晶体的结构参数对全向反射带的产生影响很大。要提高光子晶体的全向反射带带宽,必须增大两种介质的折射率及它们的高低折射率比值,同时使低高折射率层的光学厚度比接近0.85。研究结果对全介质反射器的设计具有指导意义。

相位图法研究光子晶体的禁带

给出了一种判断一维光子晶体禁带位置的相位图,利用扩展相位图可方便地描述光子晶体的禁带位置和禁带特征。研究发现,当光子晶体为1／4波片层堆时,光子晶体的禁带最宽；若要进一步展宽禁带,需提高构成周期单元的两种介质的折射率比。对于一般的光子晶体,若周期单元中两种介质的光学厚度不等,则其禁带中心将偏离中心频率的整数倍。此外还研究了禁带中心区的透射率,给出了中心频率附近透射率的一级近似解析解,并由此定性讨论了Fabry-Perot腔的谱线宽度和品质因子。

布儒斯特角测量装置测量块材折射率

设计了布儒斯特角测量装置,利用简单的机械装备实现了测量装置的转速2倍于样品转速。接收装置采用光电管,定量记录反射光的强度变化。利用光的偏振特性测量了块材样品的折射率和介电常数。该装置具有操作简单,现象明显等优点。