基于普通介质无缺陷一维光子晶体高Q值多通道滤波器

设计用常规介质构成的无缺陷的一维光子晶体,用特征矩阵法研究光波在其中的传输特性。在消逝波和传输波相互耦合的传播模式条件下,对特定的入射角度,有多个分离的高Q值频道可以让光波传播。因此可以将该结构用作多通道高Q值频率滤波器。通道位置和数目可以通过入射角度和结构的周期数目进行调节。

基于各向异性介质一维光子晶体缺陷模的偏振分束器

用各向异性介质和各向同性介质构造含缺陷的一维光子晶体,利用特征矩阵的方法计算s光和p光在垂直入射条件下的透射率。利用s光和p光缺陷模式的分离,可把该一维光子晶体制成在正入射条件下的偏振分束器件。该偏振分束器件具有很高的消光比和透射率,有望在未来的光子器件中发挥作用。

二阶孤子的传输和相互作用

用分步傅里叶变换法求解二阶孤子传输的非线性薛定谔方程,得到了在此条件下孤子传输的数值图形,发现二阶孤子在传输中被压缩,幅值振荡变化。2个二阶孤子在传输过程中没有出现象2个一阶孤子那样周期性碰撞,但2个二阶孤子时间间隔较小时,随传输距离在2个二阶孤子中间周期性地衍生出第3个孤子。研究证明:二阶孤子的传输具有与一阶孤子明显不同的特征。

光子晶体线缺陷构成的波导中光的传输

对由光子晶体线缺陷构成三种形式的光波导,用有限差分法研究光波在其中的传播规律,发现不同形状的波导能够导引不同频率的光波。低频光波易从直波导传输,而折线型波导频谱通带较窄,低频光波不能通过。研究结果为光子器件的设计提供了理论依据。

一维光子晶体结构参数的随机扰动对其光学特性的影响

用特征矩阵法研究结构参数存在随机扰动的情况下一维光子晶体的光学特性,无论是加工过程中介质层几何厚度的误差,还是介质层折射率的随机波动都会影响一维光子晶体的光学特性。随机扰动对一维光子晶体带结构高频部分影响较大,造成带结构消失,甚至全部变成禁带;随机扰动对光子晶体缺陷模式的影响是使缺陷模的位置发生随机平移,平移的程度与随机度有关,介质层折射率的随机变化要比介质层厚度的随机变化对缺陷模位置的影响要大;周期数目的增加可以部分地减小缺陷模的平移,但同时会使缺陷模透射率减小,增加缺陷层厚度可以有效降低随机扰动对光子晶体缺陷模式的影响.本文的研究将对一维光子晶体的设计工作提供有价值的参考。

一维光子晶体缺陷模局域场强的分布特征

用特征矩阵法研究不同结构缺陷光子晶体内部局域态场强的大小和分布特征。一维光子晶体缺陷模局域场一般以驻波的形式存在于缺陷内,局域平均场强的大小与光子晶体构形、缺陷的结构参数、周期数密切相关。在同样条件下,当缺陷模频率使光子晶体满足布拉格反射条件时,缺陷模局域场的强度达到最大值。结构参数相同时,缺陷模局域平均场强随周期数按e指数增加。研究结果对优化光子晶体的设计具有一定的参考作用。

基于一维光子晶体的偏振分束器

通过设计含缺陷的一维光子晶体,利用特征矩阵的方法计算了在特定频率条件下s光和p光在不同入射角度下的透射率,发现对特定频率的光在一定角度范围内s光和p光具有很高的消光比,且p光具有很高的透射率。说明该一维光子晶体可以作为优良的偏振分束器件。

基于掺杂电光材料一维光子晶体的光开关

设计了新型的光开关器件,该器件建立在掺杂电光材料的一维光子晶体上。运用传输矩阵法研究掺杂电光材料的一维光子晶体的传输特性。结果发现对特定缺陷模频率的光波,可以通过加在掺杂电光材料的电场来控制光信号的通断。当外加交变电场时,一维光子晶体周期性地输出脉冲。输出脉冲的间隔周期是外加电场的一半。

嵌套式二维光子晶体滤波功能的研究

设计嵌套式二维光子晶体,利用有限差分法进行计算,发现在滤波功能上它要比单个缺陷二维光子晶体滤波的范围要大,能量损失要小。