全反射光子晶体光纤特性分析

通过引入几个较大空气轴,设计了几种全反射光子晶体光纤(toatl internal reflection photonic fiber).运用平面波展开法(plane-wave expansion method)和频域有限差分方法(finite-diflerence frequency-domain method)对它们的约束模式、有效折射率和归一化频率等特性进行了分析.结果表明当第一圈填充率(d/Λ)改变时其约束模式、有效折射率和归一化频率有明显的变化,对设计低损耗光纤有一定的作用.

二维光子晶体波导传输特性的研究

为了研究二维光子晶体波导的传输特性，应用平面波展开法计算得到在0．216～0．35229，0．432-0．48386，0．76886-0．79716Hz波段的光波能在波导中很好的传输。并且分析了当圆柱半径从0．1a～0．5a发生改变时的带隙规律，从而为光子晶体波导器件的开发提供了理论依据。

光子晶体光纤带隙及模场的一种综合模拟分析方法

提出直接由MATLAB读入光纤端面图实现复杂结构光子晶体光纤(PCF)模型的快速建立,并综合平面波法(PWM)和频域有限差分(FDFD)法,模拟分析带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)的带隙和模场分布.利用PWM计算得到了在PBG-PCF中传输的光波频率及模式有效折射率范围;基于FDFD法在给定波长及模式有效折射率范围情况下,模拟得到了PBG-PCF中可能存在的模场分布及其他特性.以市售的PBG-PCF为例,验证了数值模拟的正确性,随后系统地分析了结构参数(晶格结构、"原子"占有率、背景材料折射率及"原子"折射率)对光子带隙的影响.这种分析方法及相应分析结果对大带隙PCF的设计和制备研究具有一定的参考价值.

大带隙二维三角格子光子晶体结构参数的优化设计

光子晶体结构设计优化是理论研究的一个重要内容。运用平面波展开法对圆柱、方柱及正六边柱构造的二维三角格子光子晶体的禁带进行仿真计算,讨论了介质材料分别为GaAs、Si和Ge情况下,柱子形状、旋转角度、填充比的变化对完全光子禁带的影响。发现:对于二维三角格子光子晶体,相对于介质柱,空气柱更易获得完全光子禁带;而相对于圆柱及方柱,正六边柱得到的完全禁带宽度最大,所以二维三角格子的最优结构为Ge介质背景下的正六边空气柱,最优结构参数为θ=18°,d/a=0.92,最大禁带宽度Δmax=0.116(ωa/2πc),研究结果可为今后实验制作大带隙二维三角格子光子晶体提供理论上的指导。