双负介质对一维光子晶体量子阱透射谱的影响

为设计高品质的光学滤波器和光学开关,用传输矩阵法研究双负介质对一维光子晶体量子阱(AB)m(CBAABC)n(BA)m透射谱的影响,结果表明:当C层为双正介质时,光量子阱透射谱中出现2n+1条窄透射峰,当C层为双负介质时,呈现简并现象,光量子阱透射峰中仅出现2n-1条窄透射峰;当C层双负介质折射率负值增大时,光量子阱透射谱向禁带中心两侧移动,同时透射峰的品质因子快速提高;当C层双负介质光学厚度负值减小时,光量子阱透射谱向禁带中心靠拢,同时透射峰的品质因子迅速提高;光量子阱透射品质因子对双负介质光学厚度的响应灵敏度高于对折射率负值的响应。双负介质对光量子阱透射谱特性的影响规律,可为光子晶体理论研究及新型量子光学器件设计提供参考。

双重势垒一维光子晶体量子阱内部局域电场分布

利用传输矩阵法理论,研究了双重势垒一维光子晶体量子阱(AB)k(CD)m(DCD)n(DC)m(BA)k的内部局域电场.结果表明:双重势垒光量子阱内部分布着很强的局域电场,且越靠近阱中心,局域电场越强;双重势垒光量子阱垒层特别是内垒层和外垒层厚度同时增大时,内部局域电场快速增强,而且阱中心增强最明显;双重势垒光量子阱阱层宽度增大时,越靠近阱中心,局域电场越强,但阱宽按偶数倍增大时阱中心的局域电场不变并保持恒定极大值,而阱宽按奇数倍增大到一定数值后,光量子阱内部局域电场则趋于阱宽按偶数倍增大时的局域电场恒定极大值.该研究可为分析光量子势阱的量子化效应机理和分立透射谱的形成内因,以及量子光学产品的实际设计等提供指导.

介质折射率对光子晶体量子阱滤波性能的调制

为设计高品质的光学滤波器件,利用传输矩阵法理论,通过数值计算模拟的方法,研究垒、阱层介质折射率对光量子阱滤波带宽的调制机制,结果表明,光量子阱滤波带宽对垒、阱层介质折射率的响应相当灵敏:垒层高折射率介质的折射率越大,光量子阱的滤波带宽越窄;垒、阱层介质的折射率和的比值越大,光量子阱的滤波带宽越窄。光量子阱滤波带宽对介质折射率的响应机制,为提高光子晶体光学滤波器件的品质、性能提供方法依据,同时对光量子阱的理论研究也具有积极的指导意义。

一维二元光子晶体量子阱的透射谱分析

利用传输矩阵法,比较分析了(AB)m-(BACAB)n-(BA)m和(AB)m-(CBAABC)n-(BA)m一维二元光子晶体量子阱分别含双正和双负介质C的透射谱特性,并重点分析了双负介质C对光量子阱透射谱的影响。通过改变双负介质C的折射率、阱层光子晶体的周期数,得出了光量子阱透射谱随这两种因素变化的规律,从而为光子晶体理论研究及新型量子阱光学器件设计提供参考。

晶格常数对光子晶体量子阱透射谱的影响

为设计高品质光学滤波器、光开关等量子光学器件,用传输矩阵法理论研究晶格常数对一维光量子阱(AB)5(CD)2(BA)5透射谱的影响,结果发现:当A、B介质层的晶格常数偶数倍增加时,禁带中心频率处的窄透射峰变成宽透射带,透射带两侧对称分布着2条透射率为100%的窄透射峰;当A介质层的晶格常数奇数倍增加时,禁带中心频率处出现透射率为100%单条窄透射峰;当B介质层的晶格常数奇数倍增加,或D介质层的晶格常数按整数倍增加时,禁带中心频率处恒定出现3条透射率为100%的窄透射峰,且三者之间距离随着B、D介质层晶格常数的增大而逐步向禁带中心靠拢;当D介质层晶格常数按整数增加时,不仅禁带中心频率处恒定出现3条透射率为100%的窄带透射峰,同时两侧对称出现与晶格常数倍数密切相关的双透射峰结构,且双透射峰的透射率随晶格常数倍数增大而增高。这些特性可实现可调通道光滤波和光开关功能,并为实验制备工作提供理论指导。

超导材料光子晶体量子阱隧穿模的温度特性

设计含超导一维光子晶体量子阱(CD)m(AB)n(CD)m,利用超导材料的温控折射率的动态可调性,并考虑虑材料的热光效应和热膨胀效应,采用传输矩阵法计算了透射谱,分析了温度对隧穿模的调控特性。结果表明,随着温度的升高,隧穿模发生红移,并且品质因数降低。这些特性对多通道光滤波器的设计具有一定的指导意义。

实现高品质滤波功能的一维光子晶体量子阱滤波器

利用传输矩阵法,研究单势垒、双重势垒一维光子晶体量子阱滤波器的滤波品质,结果表明,光子晶体量子阱滤波器的滤波品质对垒层介质折射率的响应灵敏:垒层介质折射率越大或垒、阱层介质折射率和的比值越大,单势垒光子晶体量子阱滤波器的滤波品质越高;内垒层介质折射率和,或外垒层介质折射率和与阱层介质折射率和的比值越大,特别是内、外垒层介质折射率和与阱层介质折射率和的比值越大,双重势垒光子晶体量子阱滤波器的滤波品质越高;随着垒、阱层介质折射率和的比值增大,双重势垒光子晶体量子阱滤波器的滤波品质提高的速度比单势垒光子晶体量子阱快。这些特性,对光子晶体量子阱的理论研究和新型高品质量子光学滤波器件的实际设计等,均具有一定的指导意义。

激活性杂质对光子晶体量子阱滤波器特性的调制

通过数值计算模拟的方法,研究激活性杂质对双重势垒光量子阱滤波器特性的调制。结果表明:无论在外垒层、内垒层还是阱层介质中掺入激活性杂质,光量子阱滤波器各通道均出现光增益放大和带宽变窄现象,而且存在不同光增益极大值和恒定带宽极小值现象。增益倍数和带宽对内垒层掺杂的响应相对外垒层的灵敏,而对多层介质掺杂的响应则比单介质层掺杂的灵敏,但不同的通道对掺杂的响应灵敏度不同。阱层掺入激活杂质时,阱中心通道对各介质层掺杂的响应灵敏度一样,但短波通道对多层介质掺杂响应比单层介质掺杂灵敏,而长波通道则相反;无论是外垒层、内垒层或阱层,对激活掺杂响应均存在相等的极限值。双重势垒光量子阱滤波器对激活性杂质的响应特性为光子晶体设计窄带宽、高品质的光学滤波和高倍数的光学放大器件提供了指导。

基于对称嵌套式光子晶体量子阱的多通道滤波器

为实现多通道光滤波功能,设计对称嵌套式一维光子晶体量子阱(BAB)_k(AB)_m(BAB)_n(BA)_m(BAB)_k,采用传输矩阵法计算透射谱,分析了阱的周期数及折射率对透射峰的影响。结果表明,量子阱主禁带内出现三组透射峰,由于外阱(AB)_m和(BA)_m之间的相互耦合,第2组和第3组透射峰具有双线结构,透射峰的数目、位置及双线之间的间隔受阱的周期数和折射率调控。禁带内总计有2m+n+3(m取奇数)或2m+n+1(m取偶数)条窄透射峰。无论是内阱还是外阱的周期数增大,双线间距都会减小,且透射峰都向中心频率靠近。随着高折射率介质的折射率增大,双线间距减小,透射峰远离中心频率;随着低折射率介质的折射率增大,双线间距增大,双线透射峰向中心频率靠近。这些特性对多通道光滤波器的设计具有一定的指导意义。

实现高效光滤波与放大功能的掺激活杂质光量子阱

通过传输矩阵法理论,研究激活杂质对双重势垒光量子阱滤波器特性的影响,结果表明:介质未掺激活杂质时,双重势垒光量子阱滤波器品质随垒层周期数的增大而提高,同时滤波通道的频率发生位移;内、外垒层或阱层介质分别掺激活杂质时,各共振隧穿模出现高倍光放大现象,且各共振隧穿模的频率位置恒定;随激活介质介电虚部大小的增大光量子阱滤波器品质迅速提高,特别是阱层介质掺杂时品质提高尤为明显,高达8.010×104倍;利用双重势垒光量子阱的阱层或内、外垒层掺杂激活特性,可实现高品质光滤波、光信号放大功能,且为光量子阱的实际设计与应用提供积极指导。

垒层介质折射率对光量子阱透射谱的影响

利用传输矩阵法理论,研究垒层介质折射率对光量子阱透射谱的影响,结果表明:垒层高折射率介质的折射率越大,光量子阱的透射峰带宽越窄;垒、阱层介质的折射率之和的比值越大,光量子阱的透射峰带宽越窄。光量子透射峰带宽对垒层介质折射率的响应规律,不仅可以解决自然介质的折射率上限问题,而且为设计窄带高品质的光学滤波器件提供理论依据,同时对光量子阱的理论研究也具有积极的指导意义。

实现多通道滤波功能的一维光子晶体三量子阱结构

利用传输矩阵法研究了一维光子晶体(AB)m(CD)n(AB)m(CD)n的透射谱.结果发现:在归一化频率0.30ωa/2πc、0.55ωa/2πc和0.42ωa/2πc处,光子晶体(CD)n的两个能带分别处于光子晶体(AB)m(AB)m的两个禁带中,光子晶体(AB)m的能带处于光子晶体(CD)n(CD)n的禁带中,构成连续频率分布的一维光子晶体三量子阱结构.量子阱透射谱亦出现连续频率分布的3组共振透射峰,产生明显的量子化效应,透射峰的总数目为2n+m或2m+n,数目和位置均可调.透射峰频率位置出现很强的局域场,并且随着垒层光子晶体厚度的增加而增强.该光量子阱结构透射谱特性可实现连续频率分布的可调性多通道滤波功能.

垒层周期不对称度对光量子阱透射谱的影响

利用传输矩阵法,研究了垒层周期不对称度对光量子阱透射谱的影响。结果表明:当垒层周期不对称度为零时,光量子阱透射峰随着垒层周期数的增大而变得精细,但其透射率均为100%不变;当垒层周期不对称度为不等于零的恒定值时,光量子阱透射峰的透射率低于100%,但随着垒层周期数的增大,透射峰仅变得精细而透射率不变;光量子阱透射峰的透射率随着不对称度增大而下降,而且不对称度越大,透射率下降越快,同时透射峰变窄的速度也越快。垒层周期不对称度对光量子阱透射谱的影响规律可为光子晶体模型的构造和设计制备等提供方法和依据。

左手介质对一维光量子阱透射谱的影响

通过传输矩阵法理论研究左手介质对一维光子晶体量子阱(AB)m(CBAABC)n(BA)m透射谱的影响,结果发现:当C层为双正介质时,光量子阱透射谱中出现2n+1条窄透射峰,当C层为左手介质时,呈现简并现象,光量子阱透射峰中仅出现2n-1条窄透射峰;当C层左手介质折射率负值增大时,光量子阱透射谱向禁带中心两侧移动,同时透射峰快速变窄;当C层左手介质光学厚度负值减小时,光量子阱透射谱向禁带中心靠拢,同时透射峰迅速变窄;光量子阱透射变窄对左手介质光学厚度的响应灵敏度高于对折射率负值的响应。左手介质对光量子阱透射谱特性的影响规律,可为光子晶体理论研究及新型量子光学器件设计提供参考。