Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜

大多数渐变光子晶体渐变透镜都是以正方晶格或三角晶格排布为基础,并且多选择硅或二氧化硅等高折射率材料,研究的波段多为红外波段。随着可见光通信技术的发展,在可见光波段研究低折射率材料的自聚焦透镜变得很有意义。为了迎合这种需求,提出了Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜。首先,通过比较TE和TM两种偏振模式Sun-flower渐变光子晶体朗伯透镜在可见光波段的会聚强度,发现TM型的会聚效果远远优于TE型。然后,以TM型Sun-flower渐变光子晶体为基础设计圆柱形自聚焦平板透镜,通过光场传输的模拟计算给出平板透镜在可见光波段自聚焦的拍长,进一步优化平板透镜会聚光强设计透镜的层数,结果表明在层数为22时效果最佳。最后,讨论了列数的减少对平板透镜的影响,结果表明随着列数的减少光强减弱。这对于制作出高性能会聚效果、短焦距、小体积的光学集成器件有重要的指导意义。

渐变光子晶体透镜的设计及其聚焦特性研究

渐变光子晶体(GPC)在电磁波调控方面具有重要应用前景,但其制作难度较大。为解决这一问题,利用双参数无顶棱镜装置构建双锥干涉系统,以此设计不同晶格结构GPC透镜,并研究该透镜的特殊聚焦特性。利用此棱镜侧面的折射将扩束激光分成多束,构建多光束共光路双锥干涉系统,用于制作双周期GPC超晶格结构。GPC晶格结构的周期和类型可以通过调整棱镜侧面与底面的夹角以及棱镜的棱数实现。选择光敏材料记录干涉所得GPC结构,可制作相应的GPC透镜,并实现了长焦深聚焦和亚波长聚焦特性。

利用双参数六角棱镜干涉法设计渐变光子晶体透镜阵列

设计了一个无顶六角棱镜,该棱镜的六个侧面分为3+3两组,每组与棱镜底面夹角不同。扩束后的平面波经棱镜六个侧面折射后产生干涉光场图案,干涉图案对应双周期渐变光子晶体超晶格结构,利用光敏介质记录该结构即可得到渐变光子晶体透镜阵列。通过调整棱镜两组侧面与底面夹角、两组光束的振幅对比度等参量,可以设计阵列周期、渐变梯度、中心与边缘折射率差不同的透镜及阵列结构。本研究可为渐变透镜在光互联、光集成、光耦合、显示及成像方面的应用提供新思路。

双周期渐变光子晶体结构及其纳米聚焦效应

利用3+3光束双锥干涉法设计了双周期渐变光子晶体结构阵列,并研究了它的纳米聚焦效应。通过调整内锥角和内外锥的增量角来改变光子晶体晶格的小周期及光子阵列的大周期,通过调整光束强度、偏振方向来实现渐变光子晶体晶格结构、形状等参数的改变。采用傅里叶变换的方法研究了光子晶体结构对光场的纳米聚焦效应。该结构对于提高发光二极管的提取效率、光显示、光耦合及光集成具有非常重要的意义。

基于双锥干涉法的双周期渐变光子晶体透镜聚焦特性研究

构建双锥干涉模型设计双周期渐变光子晶体(GPC)结构,基于该结构的渐变光强分布设计了介质柱尺寸渐变的GPC透镜,并研究了内外锥干涉角对GPC周期及透镜聚焦特性的影响。研究发现,干涉光束内外锥角正弦差决定透镜大周期,而外锥角则直接影响小周期。当透镜大周期固定时,小周期越小,聚焦效果越好;而小周期固定时,大周期越小,透镜数值孔径越大。所设计的透镜可实现亚衍射极限聚焦,该研究有助于透镜在光耦合、光集成、光显示以及成像方面的应用。

太赫兹波段渐变型二维光子晶体的透射谱研究

给出了一种仅由8层介质柱构成的晶格常数和填充率同时渐变的二维光子晶体的设计方法。并用传输矩阵法结合translight软件研究了太赫兹波在这种渐变型光子晶体中的透射特性。结果表明,该光子晶体比常规周期型和啁啾型光子晶体具有更好禁带宽度,而且可以通过改变渐变规律来实现禁带的中心频率向高频区或低频区的移动,并更易于光路的集成。

太赫兹波段二维渐变型光子晶体的透射谱研究

通过改变介质柱之间的距离、介质柱半径以及介质柱的介电常数构造了3种二维渐变的光子晶体,应用时域有限差分(FDTD)法计算了透射谱,并分别对不同形式渐变组合的光子晶体结构进行了比较分析。仿真结果表明,不同形式的渐变组合对光子晶体禁带有着不同的影响,可以获得比一维渐变型光子晶体更大的禁带宽度。

多光纤点光源干涉法制作光子晶体的研究

利用多光纤点光源全息干涉法对四光纤(4+1)和五光纤(5+1)的干涉场进行理论模拟和实验测量,并比较了中心光束对整个干涉场的影响,研究表明中心光束只对干涉场对比度有影响,而不影响干涉晶格结构。同时给出了多光纤干涉的实验结果,从实验结果看出,实验和理论有比较好的一致性。并且设计了四根光纤干涉形成的渐变型光子晶体结构,对其光场的分束和聚焦作用进行了理论模拟。本文的研究为制作渐变型光子晶体分束器和聚焦透镜提供了很好的理论和实验依据。

单极子阵列与缝隙阵列复合室内定位信标天线设计

针对蓝牙和超宽带融合室内定位系统对天线的性能要求,使用直线八边形单极子阵列作为超宽带通信频段的辐射结构,使用缝隙阵列接地板作为蓝牙通信频段的辐射结构,使用螺旋渐变光子晶体结构使天线具有频率选择性定向能力,设计了一款单极子阵列与缝隙阵列复合室内定位信标天线。经实际测试,该天线能够兼容蓝牙通信频段和超宽带通信频段,在蓝牙通信频段能够全向辐射,在超宽带通信频段能够定向辐射,同时满足小尺寸和高辐射强度要求。