点缺陷二维光子晶体波导的出射光集束

光子晶体器件在高密度集成光通信中有广泛的应用,为解决光子晶体波导出射光场的空间控制,采用时域有限差分法分析光子晶体波导结构的缺陷传播特性,提出基于点缺陷优化波导结构,通过在波导出射口两侧加上点缺陷,出射光方向性有显著提高,实现三点光源干涉系统的光集束。模拟结果表明缺陷态越靠近能带结构中央,共振腔的耦合效率越高;相反,缺陷态越靠近能带结构边缘位置,则共振腔耦合效率越低,因此,选取禁带区域四分之一处对应的点缺陷,可以有效实现波导出射的光集束。

二维光子晶体波导中慢光的Dirichlet-to-Neumann映射方法计算

利用Dirichlet-to-Neumann(DtN)映射方法计算了三角形排列的二维单线缺陷光子晶体波导管中的慢光.首先利用六边形单元晶格的(DtN)映射构建三角形排列的超级晶体的DtN映射,然后利用超级晶体的DtN映射把求解Bloch传播模问题转化为求较小矩阵的线性特征值问题.单元晶格的DtN映射把单元晶格边界上的波动场映射成边界上的法向导数.利用单元晶格的DtN映射避免了在单元晶格内部的离散,只需在边界上计算,减少了未知数个数,得到的矩阵较小,从而大大减少了计算量.不管介质是否是色散的,利用超级晶体的DtN映射建立的特征值问题都是线性的.数值算例表明用DtN映射方法来计算波导管中的慢光是非常有效的.

结构和缺陷对二维光子晶体传输性质的影响

用转移矩阵方法计算了二维光子晶体的传输性质 ,讨论了不同极化光的透射行为 ,比较了正方点阵、有心正方点阵、含缺陷有心正方点阵光子能带对透射特性的影响 ,获得了第一禁带特性与光子晶体结构的一些基本关系 .

二维非线性光子晶体波导全光开关

利用非线性折射率系数较大且非线性时间响应较快的CdSxSe1-x玻璃为材料,设计了一种二维非线性光子晶体波导全光开关。采用非线性时域有限差分法(NFDTD)模拟了波长为1 550 nm的信号光,在波长为860 nm泵浦光控制下的开关行为,并给出了相应的仿真结果。结果表明,该器件的开关时间约为420 fs,阈值功率密度为1.2×1011W/m2,消光比约为30 dB。

二维函数光子晶体的点缺陷及本征场分布

用COMSOL Multiphysics仿真软件研究含点缺陷二维函数光子晶体的带隙结构、缺陷模式及缺陷模式的本征场分布.介质柱介电常数的线性函数形式:ε(r)=k·r+b,由电光效应和Kerr效应,通过对介质柱施加外电场和光场改变其折射率.计算结果表明,改变点缺陷介质柱介电常数的参数和点缺陷个数,均可调节二维函数光子晶体的带隙结构和位置,以及缺陷模式及缺陷模式的本征场分布.

含有缺陷的二维光子晶体能带特性

为进一步研究有缺陷光子晶体的能带特性,并以此作为光子晶体器件的设计理论依据,利用倒易空间的概念,得到了正方晶格的最小布里渊区的分布.采用时域有限差分加B loch边界方法得到了二维光子晶体的能带特性,结合超元胞的方法计算了含有点缺陷和线缺陷的光子晶体的特性,并且得到了缺陷模式的场分布,通过对能带特性的分析,将对光子晶体的研究从量子阱结构发展到了量子点结构.

二维光子晶体结构和缺陷对光子禁带的影响

利用时域有限差分法研究了二维光子晶体的光子禁带特性。通过改变二维光子晶体的结构、介电常数配比及缺陷时,得到了相应的数值模拟结果,并作出了分析。这些结果对于设计光子晶体器件有着指导作用。

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。

具有介质柱缺陷的二维正方晶格光子晶体的带隙

为了在二维光子晶体中对带隙位置和宽度进行调控,观察介质柱缺陷对光子晶体带隙的影响,文章研究了这样的二维光子晶体结构:介质圆柱排列成正方形结构,圆柱介质折射率沿半径阶梯性增加,在该种光子晶体中设置介质柱缺陷。文章对比研究了下列几种结构:1) 半径r = 0.6 μm,晶格常数a = 1.8 μm,折射率沿半径分3层增加幅度不同,在晶体中预设1~3个空气柱缺陷;2) 半径r = 0.8 μm,晶格常数a = 2.4 μm,折射率沿半径分4层增加幅度不同,在晶体中预设1~2个空气柱缺陷;3) 半径r = 0.8 μm,晶格常数a = 2.4 μm,折射率沿半径分4层增加幅度不同,在晶体中预设1~2个介质柱缺陷;4) 半径r = 0.8 μm,晶格常数a = 2.4 μm,折射率沿半径分4层增加幅度不同,在晶体中分别预设5个空气柱缺陷和介质柱缺陷。用有限时域差分(FDTD)方法,计算平面光波通过上述几种二维光子晶体后的透射率,得到光子晶体的带隙。发现在相同结构下,光子晶体的带隙主要由填充率和结构决定,设置的空气柱缺陷和介质柱缺陷对光子晶体的带隙影响很小。

二维光子晶体中导模的优化

提出了方形二维光子晶体的结构,并引入缺陷形成耦合腔波导和线缺陷波导。应用时域有限差分(FDTD)法研究其传输特性,结果表明对于耦合腔波导,当缺陷周围介质柱直径变化时,第一光子禁带中会出现宽频缺陷模。并且当介质柱直径减小时,缺陷模会向高频移动,而导模宽度则会有规律地扩展或者缩小。在线缺陷波导中,逐渐减小缺陷两侧介质柱的直径或介电常数,发现导带向高频移动,并且带宽逐渐减小。

含点缺陷二维函数光子晶体的本征场分布

采用平面波展开法研究了含点缺陷正方结构二维函数光子晶体的带隙结构、缺陷模式和缺陷模式的本征场分布。选取介质柱的折射率为空间位置的分布函数,其参数可通过改变施加电场、光场的强度来调节。研究结果表明,通过调节介质柱参数,能够实现带隙结构、带隙位置、缺陷模式及缺陷模式的本征场分布的可调,该研究为相关光学器件的设计提供了理论依据和设计方法。

带缺陷结构的二维磁性光子晶体的数值模拟分析

利用频域有限差分方法分析了多种带缺陷结构二维磁性光子晶体(二重对称,四重对称和六重对称结构)的法拉第旋转角与椭圆率的变化特性.结果表明:在这些结构中,光波均被局域在中心缺陷处;同时,对于具有四重对称轴结构的材料,在其法拉第旋转角增加的同时,出射光波的椭圆率没有明显的增加;但对于不具有四重对称轴结构的材料,其法拉第旋转角增加的同时,出射光波的椭圆率也在增加.因此,只有在具有四重对称轴结构的二维磁性光子晶体中引入缺陷,才能很好地抑制光波偏振态的变化.这种带缺陷的二维磁性光子晶体结构有可能用于制作磁性光子晶体光纤.

二维正方各向异性碲圆柱光子晶体完全禁带中缺陷模的FDTD计算分析和设计

用FDTD方法计算了二维正方晶胞各向异性碲圆柱光子晶体的点缺陷模 .为了得到TE ,TM模式在完全禁带中具有相同共振频率的缺陷模 ,对中心点缺陷半径Rd 以及中心附近对称位置的点缺陷半径Rn 做了一系列微调 .计算表明 ,TM模对于Rn 的变化不敏感 ,而TE模随着Rn 的改变出现了明显的规则的移动趋势 .通过计算分析 ,发现对应于f=0 .4的背景 (R =0 .35 6 8a) ,当Rd=0 .5 5a ,Rn=0 .2 6a时在完全禁带中TE和TM的缺陷模具有相同的共振频率ω0 =0 .2 4 6 6ωe(其中ωe=2πc a ,a为晶格常数 )

二维非晶光子材料的缺陷态

应用多重散射方法计算了二维介质柱构成的非晶光子材料的缺陷态。在非晶光子材料中抽掉不同位置的圆柱会产生频率不同的缺陷模 ,但缺陷模的能量都是非常局域的 ,能量基本上集中在以缺陷波长 1/ 3为半径的圆内。这表明非晶光子材料中形成的缺陷模不仅具有周期性光子晶体的缺陷模的强局域化特征 。

光学材料 光学晶体、液晶

O734 2005043065 含负折射率材料的一维光子晶体的光学传输特性= Transmission properties of one-dimensional photonic crys- tals containing negative refraction materials[刊,中]／尹承平(南昌大学物理系,江西,南昌(330047)),刘念华／／发光学报,-2005,26(2),-173-177 采用光学传输矩阵方法,模拟研究了由正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体的光学传输特性,计算了这种含负折射率材料的一维光子晶体的透射谱和色散关系。结果表明,在正入射时,含负折射率材料的光子晶体的带隙要比传统的光子晶体大得多,并具有狭窄的透射带,从光学薄膜理论的色散关系出发解释了形成上述现象的原因。讨论了在不同的偏振模式下。

光学材料 光学晶体、液晶

O722 2005053902 Hg1-xCdxTe／Cd1-zZnzTe的X射线反射率及半峰全宽的动 力学研究=X-ray reflectivities and FWHM of Hg1-x CdxTe／Cd1-zZnz Te materials[刊,中]／王庆学(中科院上海 技物所半导体材料与器件研究中心．上海(200083)),杨建 荣…∥光学学报．-2005,25(5)．-712-716 用X射线动力学理论计算了Hg1-xCdxTe／Cd1-zZnzTe 本征反射率曲线,研究了组分、膜厚分别对本征反射率和 半峰全宽的影响。结果表明Hg1-xCdxTe和Cd1-zZnzTe的 本征反射率和半峰全宽与材料组分和厚度有明显的依赖 关系,且该依赖关系取决于X射线在材料中的散射和吸收 的相对强弱。薄膜的厚度也是直接影响本征摇摆曲线峰 形、半峰全宽和反射率的重要因素,当薄膜厚度小于穿透 深度时,表征本征反射率曲线的各个参量均与薄膜厚度有 直接的关系。对于(333)衍射面,碲镉汞材料厚度大于7 μm后,本征反射率和半峰全宽将不再发生明显变化。图6 参13(杨妹清)