非长波极限下二维光子晶体中横电模的等效介质理论

基于Mie散射理论,推导、建立了适用于非长波极限的二维光子晶体中横电模的等效介质理论.随后利用该理论探讨了二维光子晶体中横电模的负折射特性和零折射特性,计算结果与相应的能带结构相符合,验证了该理论在非长波极限条件下的适用性.更进一步的是,使用该理论能得到从能带结构中无法获取的额外信息.

二维光子晶体的横电模特性

基于平面波展开法,以介电常数分别为1F/m和13.18F/m的物质构成三角晶格二维光子晶体,改变空气孔半径r与晶格常数a之间的大小,数值模拟得到了三角晶格二维光子晶体横磁模带隙,当r=0.4a时形成3处三角晶格二维光子晶体横电模的带隙,其中最大三角晶格二维光子晶体横电模带隙出现在0.2424—0.4129Hz,差值为0.1705Hz。相比r=0.4a横磁模形成的最大带隙0.1057Hz较大。研究结论为光子晶体器件的制作提供参考。

扇面波导中TE模及其激励

文中给出扇面波导中TE模场通用式,TE波的简化公式,主模TE_(11)模截止波长的精确与近似值的计算实例。用分离变量法、傅氏变换和留数定理求解Helmholtz方程,获得电偶极子激励的Green函数及其场。

微结构光子晶体光纤中的TE模传输

通过光子能带带隙和传输模式的数值模拟分析,研究了空芯和实芯微结构光子晶体光纤中,横电模TE作为基模传输的可能性,得出了TE模作为基模传输的基本条件为:只有当光纤包层第二禁带部分落在纤芯折射率分界线以上时,才能保证将光束缚在纤芯中传输,同时其传输的基模才是横电模TE;若在包层第一禁带,其传输的将是混合模HE11。

基于双各向异性超构表面的多样化表面波

基于结构化的金属表面,即超构表面,所获得的表面波最近得到了广泛关注。它们在各种不同的频率下在集成光学回路、成像以及生物检测中都有着良好的应用前景。本文中,我们展示了一种由双各向异性超构材料单元构成的超构表面可以支持多种不同偏振模式的表面态。这个结构拥有D_(2d)点群对称性,包括了在xz和yz面内拥有镜面对称,以及在y=±x方向上拥有C_(2)旋转对称性。基于这种对称性,这个超构表面可以在k_(x)和k_(y)方向上支持横电模(TE)以及横磁模(TM)的同时支持在k_(y)=±k_(x)方向上的纯纵模以及椭偏的横电磁模(TEM)。这种超构表面上的多种表面模式可能会产生新的表面波现象以及器件应用。

完美的环状光束:表面发射光纤激光器

无论在基础科学研究还是实际应用中,光纤激光器都有其独特的应用。目前包括连续波、锁模、调Q以及单频设计在内的多种光纤谐振腔型使不同性能的激光器大大增多。这些激光器利用光纤的波导特性提高增益,产生高光束质量、低发散角的轴向光束。

克尔型薄膜波导的TE_0模的精确分析

对于芯区为克尔型非线性介质、覆盖层和衬底为线性介质的平板波导 ,用雅可比椭圆函数表达芯区场强分布 ,给出了 TE模的色散方程、场强及功率的数学表达式 ,改正了已有文献 [1 ] 计算式及结果的几处差错 ,给出了典型实例的正确数据和曲线 ,所得结果的正确性已采用数值分析法进行核验。

石墨烯TE模表面等离子体波和表面等离子体波导的特性

基于含石墨烯的双/三层介质结构中的光学色散方程,研究了覆层和基底层材料对石墨烯表面等离子体波横电(TE)模的影响。计算结果表明,近红外波段内,石墨烯表面等离子体波TE模的性质对覆层和基底层介电常数的差值极其敏感。当覆层和基底层介电常数出现微小差异时,TE模可以进行传输。随着两介电常数差值的增大,TE模的有效折射率显著增大,甚至超过覆层折射率,而传播损耗不断减小。对于三层介质结构,相邻两介质分界面间添加单层石墨烯形成了平板波导结构,研究该结构发现,当传导层和基底层介电常数相近时,其夹层的石墨烯对波导TE模的调控尤其显著,这种调控来源于电磁波耦合到石墨烯形成的表面等离子体波TE模。这些结果为设计调制器、检测器和过滤器等石墨烯表面等离子体波导器件提供了理论支持。