变周期结构光子晶体的带隙研究

研究了变周期结构的光子晶体,即两种介质的厚度随单元数增加而变化,并对其光子能带特性进行了分析。研究发现,相对于周期性光子晶体,相同单元数的变周期结构的光子晶体具有更宽的光子能带带隙,且周期非线性变化比线性变化结构有更宽的光子带隙,这样对于同样宽的带隙的光子晶体,可采用较少单元数的变周期结构光子晶体,这一结果有助于光子晶体的广泛应用。

一类慢变周期结构光子晶体的能带特性研究

本文构造了一种周期厚度保持不变 ,但相邻周期内部高低折射率区的厚度发生缓慢变化的变周期结构的光子晶体 ,并对其光子能带特性进行了分析。研究发现 ,本文所提出的两端带有慢变结构的光子晶体能够有效地拓宽光子能带带隙 ,与均匀结构相比 ,拓宽率可以达到 2 0 0 %以上。

镜像对称缓变准周期结构一维光子晶体的缺陷模

利用传输矩阵方法,研究了镜像对称缓变准周期结构一维光子晶体的缺陷模。结果表明,当镜像对称缓变准周期结构一维光子晶体的周期数增加时,禁带宽度逐渐展宽;引入缺陷后,出现缺陷模,缺陷模的波长随缺陷层厚度增加和缺陷层介质折射率的增大而向长波方向移动。

回旋速调管变周期TE_(01)-TE_(11)模式变换器

针对蛇形圆波导变换器尺寸大和带宽窄的不足,提出了变周期蛇形圆波导模式变换器,以实现TE01到TE11模式的高效率转换。根据耦合波方程,编制了优化计算程序,对工作于30.5GHz、半径为16mm的变周期以及传统蛇形变换器几何结构分别进行了优化计算,得到了可实现最高模式变换效率的几何参量。计算结果表明:传统结构变换器最优长度长达1 056.97 mm,转换效率98.1%,90%以上转换带宽也仅为3.3%;变周期变换器最优长度为769.53mm,转换效率为99.3%,90%以上转换带宽为5.9%。变周期结构相对于传统结构的模式变换器具有尺寸小和带宽宽的明显优势。测试表明所提出的模式变换器具有良好的模式变换性能。

利用光固化快速成形技术和凝胶注模工艺制备变周期电磁晶体

提出了一种光固化快速成形技术及凝胶注模工艺制备变周期电磁带隙晶体的工艺路线,结构材料是氧化铝陶瓷。研究了该工艺制备得到的电磁带隙晶体的微观形貌,及其在8～13 GHz微波段的带隙特性,并对比了不同比例拉伸后的变周期结构和标准结构的微波带隙特征。测试结果发现,与同等外形结构尺寸的周期性结构相比,变周期金刚石EBG结构的带隙特性呈现了规律性的变化。

两端有慢变结构的光子晶体的能带特性研究

研究了几种两端有慢变周期结构的光子晶体的能带特性。研究发现 ,通过在普通光子晶体两端添加适当的慢变周期结构 ,可以使光子晶体的光子禁带区向短波区或向长波区扩展 ,也可以同时向短波和长波两个区域扩展 ,与普通结构的光子晶体的光子禁带宽度相比 ,可以获得 40 0 %以上的禁带区宽度的拓展。