掺杂光子晶体光纤自发辐射与掺杂激活杂质的光增益透射谱研究

借助光子晶体中二能级原子的自发辐射理论证明缺陷态的局域场存在的必然性以及局域场基本性质,为研究光子晶体光纤掺杂自发辐射的内在规律提供了理论依据。且将自发辐射理论与数值模拟相结合,在缺陷介质中掺激活杂质时,研究了光子晶体光纤的掺杂局域场特征以及受激辐射增强和透射率大于1现象与光子带隙群速度异常和掺杂层复有效折射率成负的虚部之间的内在关系。由此说明光子晶体光纤的缺陷介质中掺入激活杂质时,光子禁带中能出现品质因子非常高的杂质态,具有很大的态密度,较强的受激辐射放大。

二维光子晶体三角形结构带隙研究

通过改变二维光子晶体三角形结构的晶格元胞半径、晶格周期和厚度,模拟其带隙变化,分析变化规律,为二维光子晶体集成波导提供理论基础。

层状复合介质柱二维光子晶体透射谱研究

针对用层状复合材料柱体构成二维光子晶体的这一设想,采用时域有限差分方法数值研究了多层复合介质材料在折射率、厚度、层数、组成次序等因素对组成二维光子晶体透射特性的影响。数值结果表明,透射谱中出现禁带宽度、中心频率所处位置都与单一介质组成二维光子晶体存在差别,特别是在多层环柱时变化更明显,因此在实际应用中,根据具体要求设计二维光子晶体比设计单一介质有更多的可调因素,为二维光子晶体的应用奠定了理论依据。

PBG-PCF基模特性全矢量平面波多极方法联合数值研究

用全矢量平面波方法与多极方法联合数值研究六重对称带隙型光子晶体光纤的基模特性.通过全矢量平面波方法可确定组成PBG-PCF的二维光子晶体的带隙,基模(束缚模)存在其频率要落在带隙内且须在k0a=βa的直线附近上部区域,在带隙外形成辐射(泄漏模).把频率作为输入变量用多极方法计算,数据导出用MATLAB数学软件作出模场分布图,结果发现,不是所有基模可能存在的区域都有基模存在,为带隙型光子晶体光纤的基模寻找提供一种可行的方法.

用转移矩阵法研究无序对二维光子晶体透射谱的影响

将转移矩阵法(Transfer Matrix Method)用于数值模拟无序情况下的二维光子晶体传输特性.充分利用Fortran语言中的RAND函数分别研究了晶格结构无序、圆柱半径无序、柱体形状无序、介电常数无序对光子晶体传输特性的影响.计算了多种因素无序情况下的二维正方晶格光子晶体的传输函数随频率的变化关系.计算结果表明弱无序时柱体形状影响最大,最小是圆柱半径无序.这说明在一定的无序范围里,可以认为光子晶体的传输特性能够被很好地保持.在强无序时存在共同的现象就是在低频即长波段出现光子局域化现象,无序会影响二维光子晶体的带隙宽度、位置,在强无序时会出现多个共振模.

用一维多元光子晶体实现光学梳状滤波的数值研究

把传输矩阵方法推广应用于研究一维多元光子晶体实现光学梳状滤波。数值结果指出,要实现光学梳状滤波,首先要找到合适的组元个数,并通过调节组元位置和厚度找到所需要的禁带中心位置与宽度;其次根据梳状滤波的梳齿数目、位置和透过率等具体要求,通过调节缺陷组数、缺陷组相对位置、缺陷组各组元厚度而达到梳状滤波设计的目的。

二维光子晶体层状超晶格透射特性研究

把平面波展开法(Plane Wave Expansion Method,PWM)用于数值研究圆柱柱体粗细及折射率层状间隔构成的二维光子晶体超晶格的传输特性.数值结果表明,层状超晶格的透射谱中禁带宽度在柱体折射率相同时与粗细柱体半径差异成线性关系,半径相差越大禁带宽度越小,禁带中心位置越向低频方向移动·在半径相同时禁带宽度与层间折射率差异同样成线性关系,折射率相差越大禁带宽度越小,禁带中心位置越向低频方向移动·因此人们可以根据实际应用中的禁带需要利用上述各种可调因素进行调节·

光子晶体内的慢光及其应用

光子晶体是一种具有周期性介电结构的人造材料,具有独特的光子带隙特性,能控制光子的运动状态,是慢光实现的最佳材料系统之一。从多角度描述了光子晶体内产生慢光效应的物理机理,并给出了光子晶体内慢光效应的研究进展状况和主要研究方向,最后讨论了其潜在应用。

柱体截面不同二维光子晶体透射谱TMM数值研究

为了研究柱体截面对二维光子晶体传输特性的影响,应用转移矩阵方法数值计算不同截面形状柱体组成二维光子晶体的透射谱。数值结果表明在一定的入射方向,某些频率的光不能在光子晶体中传播即出现所谓的禁带,禁带的宽度、频率范围、频率中心与光子晶体柱体的截面形状有关,在相同截面时可通过角度调节实现对禁带的微调。

六重对称PC光纤结构参数对基模损耗影响研究

用多极方法数值研究构成六重对称全内反射型光子晶体光纤各种结构参数对1.55μm处基模限制损耗的调节,数值结果表明包层空气孔层数、空气孔直径、间距、相对孔径对限制损耗都有影响,其中空气孔层数的影响极大,在其他参数不变时层数越多限制损耗越小。层数与间距一定时,包层空气孔直径越大限制损耗越小;层数与包层空气孔直径一定时,间距越大限制损耗越大;在层数与相对孔径一定时,限制损耗随空气孔半径与间距的同比增大而减小。

面心立方3维光子晶体带隙数值研究

为了数值研究面心立方晶格球形散射体3维光子晶体能带结构,采用平面波展开方法分别计算了空气中的介质球与介质中的空气球在不同参量下的能带。结果表明,空气中的介质球不论选任何参量都不出现完全禁带,介质中的空气球在选取适当参量时能出现禁带,禁带宽度与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相似,禁带位置中心坐标与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相反。此结论推广和补充了相关文献的研究。

C_(6v)对称TIR-PCF结构参量对基模非线性系数的影响数值研究

用多极方法数值研究构成六重对称(C6v)全内反射型光子晶体光纤(TIR-PCF)各种结构参量对波长在1.55μm基模非线性系数的影响.数值结果表明包层空气孔层数、空气孔直径、间距、相对孔径对基模非线性系数都有不同程度的影响,其中空气孔层数的影响较小,在其它参量不变时波长越大基模非线性系数越小.层数与间距一定在波长1.55μm时包层空气孔直径越大基模非线性系数越大,层数与包层空气孔直径一定时间距越大(相对孔径越小)基模非线性系数越大,在层数与相对孔径一定时基模有效面积随空气孔半径与间距的同比增大而减小.

C_(6v)TIR-PCF基模有效面积数值研究

用多极方法数值研究了六重对称全内反射型光子晶体光纤(C6vTIR-PCF)在1.55μm波长处基模有效面积与包层空气孔层数、直径、间距和相对孔径的关系。结果表明层数的影响较小,在单一参数变化时有效面积随空气孔直径的变大而减小,随间距的增大而变大,在层数与相对孔径一定时有效面积随空气孔半径与间距的同比增大而增大。

光子晶体结构贴片天线研究

采用时域有限差分法(FDTD)研究光子晶体带隙结构(PBG)对贴片天线性能的影响,设计了一种基于光子晶体结构的贴片天线,通过仿真,与普通贴片天线进行了对比。结果表明,通过添加光子晶体结构能提高天线增益。

优先级反序算法在汽车电子控制平台设计中的应用

为了实现汽车应用软件在不同开发平台上的无缝连接,将μC/OS-II操作系统移植到飞思卡尔芯片MC9S12DP256B微控制器上,构建了一个开放的微控制器硬件控制平台;同时与汽车业界提出的OSEK/VDX标准相匹配,采用优先级反序算法设计了基于μC/OS-II微内核结构的汽车专用嵌入式操作系统。通过测试表明,系统为应用程序提供了稳定的运行平台,优化了汽车控制性能。

光子晶体掺杂与密集波分复用光通信

采用传输矩阵的方法研究带缺陷的一维光子晶体,缺陷的引入使得原来不透电磁波的禁带中出现了缺陷模。计算表明随缺陷介质的折射率增大到一定值时,光子晶体禁带外的透射带为分立值,掺杂折射率值越大,各透射带越窄、越密,禁带边缘越陡,形成的通道数就越多,整个频带内为多个密集通道的窄带滤波特性的分立透射谱,由此掺杂光子晶体信道间信号串扰受到抑制。

六角形空气芯光子晶体光纤的激活增益

应用全矢量模型分析了六角形空气芯光子晶体光纤的传输特性,研究了石英基质材料掺入激活杂质时,出现受激辐射增强的现象,有望用于制作高效率的光纤放大器。

光子晶体的等效负折射与椭圆孔的光开关效应

用时域有限差分法和介质的等效折射率概念,研究了三角形结构的等效负折射率光子晶体的透射谱,研究发现选择合适的波源的工作频率,在等效负折射率光子晶体中,因Bloch波共振和受激辐射以及光子隧道贯穿极大地增强了自发辐射的几率,使能量被高度局域,进而大大增强了它们的透射率,从而获得明显的全光开关效应,进一步研究发现当二维光子晶体三角形结构的圆柱空气孔改为椭圆柱空气孔时,椭圆孔激发对应的透射峰远大于圆柱空气对应的透射峰,即椭圆孔具有很高的品质因数,从而形成性能极优的光开关效应,有望在实现高效光放大、光子晶体激光器和全光开关等方面得到广泛的应用。

二维光子晶体异质结Order-N数值研究

把多重散射(Order-N)方法用于二维光子晶体组成异质结的传输特性研究,分别数值研究了折射率异质结、柱体形状异质结、晶格结构异质结三种情况下的透射特性,数值结果指出在折射率异质时出现类似于电子型半导体的单向导光性能,并作了简单理论类比分析。进一步对三种异质结进行研究,得出传导模的出现不只是晶格结构畸变一种情况可以产生,其他两种异质结也能产生传导模。

动态扫描在NR-PC平板透镜目标探测成像中的应用

用时域有限差分法(FDTD)研究了基于等效负折射光子晶体(NR-PC)平板透镜的动态扫描系统在目标探测成像中的应用.通过对负折射光子晶体(NR-PC)平板透镜的仿真和研究得到:由于微禁带和共振激发效应,在共振频率0.3068(a/λ)处出现很强的光波透射峰,从点源发出的光波在经由NR-PC平板透镜聚焦于目标后,在该处将会产生极强的后向散射波,使得后向散射波的再聚焦横向扫描分辨率和图像分辨率有了极大的提高.另外,通过将非动态扫描方案与动态扫描方案进行对比,可以发现动态扫描方案能够获得较好的再聚焦分辨率,具有一定的优越性.为将理想化的LHM平板透镜探测成像系统转化为可实现的NR-PC平板透镜系统提供了重要依据,从而对优化探测成像系统的性能、实现小目标的探测及成像具有十分重要的意义.