一维耦合准周期光子晶体窄带滤波实现

提出所谓一维耦合准周期光子晶体纳米膜概念.研究表明,用它可以实现光学窄带滤波.进一步研究表明,要实现同一波长的滤波,耦合层的折射率越大,在其它条件不变时耦合层的厚度越小;在同一耦合介质中时,耦合层厚度确定窄带的位置与带宽;在其它条件一定时,入射角大小确定窄带的位置,入射角越大窄通带位置越向短波长方向移动.

准周期结构一维光子晶体的带隙特性与滤波特性

研究了准周期结构一维光子晶体的带隙特性和滤波特性,对ZnS与MgF2和GaAs与AlAs两种电 介质组合的光子晶体在层厚不变、折射率递变和折射率不变、层厚递变以及层厚不变、折射率比递变三种情况 下的透射谱作了模拟计算,得到了带隙特性的变化规律,并指出了其在滤波中的应用。与周期结构光子晶体相 比,准周期结构光子晶体的透射谱发生移动,带隙宽度改变。

含左手材料的一维准周期光子晶体的透射特性研究

利用传输矩阵法,计算了含左手材料的一维准周期光子晶体的透射谱,并分析了其变化规律。结果表明:nR/ηL的比值对其透射谱影响较大,当比值为1时,透射率T恒为1,与N和△dR、△dL均无关;而当nR/ηL的比值在1.7～2.0之间、N=10时,透射谱的通带呈尖峰状,且通带中心在偶数倍频处有红移,通带峰值不变;而当nR/ηL的比值大于2.0时,在高频处的通带峰值变小,两介质的递增厚度△dR、△dL越大,nR越大,这种变化越明显,改变周期数N,对透射谱有较大的影响。

含双缺陷的一维准周期光子晶体的缺陷模特性

利用传输矩阵法,计算了含双缺陷的一维准周期光子晶体的透射谱,并侧重分析了缺陷模的特征。结果表明:当两缺陷层间距较小时,两缺陷模分裂的距离较大,对应的透射率较小;而当两缺陷层间的光学距离变大,两缺陷模的间距变小,缺陷膜的透射率增加。两缺陷模间的关联系数随两缺陷层间的光学厚度的增加而减少。缺陷层光学厚度增加时,缺陷模向长波方向平移,反之向短波方向移动。缺陷层光学厚度的变化对缺陷模的透射率几乎没有影响。

含左手材料的一维三元准周期光子晶体带隙特性研究

选用LiF、Si和左手材料为介质构成了一维三元光子晶体,并在考虑其色散关系和几何厚度随机误差的基础上,利用传输矩阵法,计算了该光子晶体的带隙结构。结果表明:各介质厚度的变化率相同时,主带隙的相对宽度的变化率也相同,而折射率最大的介质厚度的变化对带隙绝对宽度的影响最大。光线入射角度的变化对主带隙的绝对宽度和相对宽度的影响较小。

准周期结构一维光子晶体的缺陷模研究

利用传输矩阵方法,研究了光波在包含掺杂缺陷和替代缺陷的厚度渐变准周期结构一维光子晶体中的传播规律。研究结果表明,类似于传统的周期结构一维光子晶体,在准周期结构光子晶体引入缺陷,光子晶体禁带中也产生了缺陷模,并且两种缺陷所引起的缺陷模的性质基本一致;缺陷模的出现使带隙有了一定程度的加宽,而缺陷模的位置和强度与缺陷层所处的位置和缺陷层的光学厚度有关;随着缺陷层光学厚度的增大,缺陷模向长波方向移动。

准周期结构一维光子晶体的透射谱

提出了折射率和层厚分别递增或递减的准周期一维光子晶体结构,并用传输矩阵计算了此类准周期光子晶体的透射谱,其光子带隙均相对于周期性光子晶体带隙产生了移动。当折射率递变时,移动方向与递变符号有关。当层厚递变时,光子带隙均向长波方向移动。光子带隙移动量的大小随周期数的增加而增加。

一维准周期光子晶体缺陷模特性研究

利用传输矩阵法,计算了含缺陷层的一维准周期光子晶体在入射角为0°和10°时的透射谱,并将其和对应的含缺陷层的周期光子晶体的透射谱进行了对比。结果表明:在上述入射角的情况下,当缺陷层介质的厚度为四分之一波片层的整数倍M时,通带中新增缺陷模的个数仍满足M-1的关系,但准周期光子晶体的透射谱散失了原来的左右对称性;当M取非整数时,中心通带顶部由原来的三峰状变成双峰状。

新型Fibonacci准周期结构一维等离子体光子晶体的全方位带隙特性研究

以二元Fibonacci准周期结构的一维等离子体光子晶体为对象,在系统研究不同初始序列及周期数的该结构光子晶体带隙特性的基础上,给出了一种新颖的一维等离子体光子晶体结构,用于扩大全方位光子带隙.相比文献中的结构,该结构更简单(层数大大减少,且属于二元结构),全方位光子带隙宽度也更宽.此外,讨论了等离子体材料参数,如等离子厚度、等离子体频率、碰撞频率对该结构全方位带隙的影响,并与文献结构情况进行了对比.研究结果可为新型全方位反射器的设计提供重要的理论指导.

一种准周期结构一维光子晶体的缺陷模研究

利用传输矩阵方法,研究了单折射率层缓变准周期结构一维光子晶体存在不同缺陷时的缺陷模。研究表明,无论缺陷层是替代高折射率层,还是替代低折射率层,都会引入缺陷模,且缺陷模与缺陷层的位置和结构参数相关。缺陷层位置不同,缺陷模的位置及共振透射峰也不同。随着缺陷层光学厚度的增大,缺陷模波长向长波方向移动。但缺陷模品质因子却随缺陷层替代不同的折射率层而存在差异,这一差异是同所计算的一维光子晶体自身的结构相关的。

一维准周期光子晶体透射谱特性研究

利用传输矩阵法,分别计算了RHM-RHM和RHM-LHM型一维周期和准周期光子晶体在入射角分别是0°、10°、20°和30°时的透射谱。结果表明,在垂直入射的情况下,RHM-RHM一维准周期光子晶体的透射谱的禁带中心较相应的周期光子晶体禁带中心稍有红移,虽两者通带都有振荡,但前者的顶部不再等高,入射角越大,这些变化越明显。在入射角不大于20°时,RHM-LHM一维周期光子晶体具有良好的滤波性能,而准周期光子晶体的滤波性能不及周期光子晶体,但在上述4个入射角的情况下,入射角为10°时,准周期光子晶体的滤波性能最好。

准周期结构一维光子晶体的带隙结构及偏振特性

提出了折射率分别递增或递减的准周期结构一维光子晶体,研究了其带隙结构和偏振特性。研究表明,光子带隙的大小与两种介质的折射率比有关,随折射率比的增大而展宽。TE模和TM模的偏振特性不同,随入射角的增大,虽然TE和TM模的带隙中心都向短波方向移动,但TE模的禁带展宽而TM模的禁带变窄。不论入射角多大,当各层介质的折射率递增时光子带隙向长波方向移动,而当折射率递减时光子带隙则向短波方向移动。

一维准周期结构光子晶体的滤波特性

研究了按照Fibonacci序列排序的一维准周期结构的光子晶体滤波特性,由于这种结构的可调参数多,人们很容易得到在红外波段1550nm附近窄带滤波窗口,透过率可达到近99%以上,而窗口以外的透过率在0.01%以下,当调节周期数、分层厚度、两种介质的折射率及相对折射率这些参数,就会出现多波长滤波器,并设计了一种通道间隔为0.8nm的多通道波分复用滤波器,在光通信中将得到很好的应用。

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。

一维光子晶体的基本周期结构及其禁带特征

本文采用光学导纳特征矩阵方法讨论了光波在一维分层介质的传播特性 ,分析了一维光子晶体的基本周期结构对光子禁带的特征的影响 ,指出了这种特性的应用 .

有限周期的一维光子晶体的透射率及其禁带

用传输矩阵方法得到了有限周期的一维光子晶体的复透射系数和透射率的解析表达式 .根据这个结果 ,分析讨论了一维光子晶体的光子禁带产生的原因 ,讨论了光子禁带及透过带的特征 ,并用透射率讨论了λ0 / 4片组成的有限个周期的一维光子晶体的光子带结构 ,得到了与用其它方法相同的结果 .

一维光子晶体多缺陷耦合的多通道滤波

利用传输矩阵法研究了含有多个缺陷且缺陷等距分布的一维光子晶体的透射谱.通过计算一个由1/4波片堆组成5个缺陷的一维光子晶体的透射比,发现缺陷间的距离每增加1个周期,禁带中的5个透射峰均向中心波长靠近,且1号峰向长波方向移到距离增加前2号峰的波长处,5号峰向短波方向移动到距离增加前的4号峰波长处.通过镀膜工艺,制备了这种缺陷结构,并用MP-5000分光光度计对其特性进行了测量.结果表明,实验结果与理论结果一致.缺陷层之间距离与透射峰位置的对应关系,对于多通道滤波器设计具有参考价值.

二维圆柱层状复周期光子晶体的透射谱

提出由圆柱柱体粗细及介电常数差异间隔构成层状复合周期结构的二维光子晶体,用平面波展开方法数值研究其传输特性,数值结果表明,在不同二维圆柱半径层状复周期结构光子晶体透射谱中,禁带位置、宽度,传导模的出现与间隔层柱体的粗细差异有关,差异越大,光子禁带越小,中心频率位置向低频方向移动;在不同介电常数构成的层状复周期结构中,介电常数差异越大,光子禁带宽度越小,同样中心频率向低频方向移动;当间隔的层状柱体层数达到一定值时,没有传导模式出现,在相同差异条件下,禁带与传导模式相关,还与晶格结构的类型、电磁波入射面柱体的摆放顺序相关。相关结论为扩展二维光子晶体的应用提供新的理论依据。

一维光子晶体中多缺陷耦合导致的杂质带

利用传输矩阵方法研究了包含多个周期性分布的缺陷的一维光子晶体的透射谱 以 33个周期的 1/ 4波堆存在 5个缺陷的光子晶体为例作了数值计算 结果表明 ,在周期性光子晶体中加入多个缺陷时 ,将在截止带中产生多个缺陷模 这些缺陷模构成的杂质能带依赖于缺陷在晶体中的分布 当缺陷密集时 ,缺陷模耦合较强 ,杂质带中透射峰相距较远 ,它们对应禁带中许多分立定域的杂质能级 ;当缺陷稀疏时 ,缺陷模耦合较弱 ,透射峰相距较近 ,分立的杂质能级趋于简并 。

周期层数及入射角对一维光子晶体带隙的影响

一维光子晶体基本周期的介质折射率取n2=1.5和n3=2.5,采用传输矩阵法,通过For-tran编程进行数值计算,分别得到了不同周期层数(N)及不同入射角度(θ1)下的一维光子晶体透射谱;从光子带隙频宽、带隙中心位置及带隙中心的透射率值等方面,分析并讨论了周期层数及入射角对一维光子晶体带隙特性的影响。结果表明,随着N值的增加,带隙中心的透射率值迅速减小,当N增至16层时,一维光子晶体基本形成;此外,在0°～85°内,随着入射角度的增加,带隙低频值向左移动,高频值向右移动,带隙宽度呈增加的趋势,入射角不影响光子带隙的中心位置。