光子晶体的发展和应用

20世纪80年代末出现的光子晶体是一种具有光子带隙的新材料,它独特的性质使得光子晶体具有广泛的应用前景.该文介绍了三维光子晶体的制备技术,并综述了光子晶体的一些物理特性及在光学、微波方面的应用.     

光子带隙谐振腔回旋管研究的评述

对光子带隙谐振腔回旋管这一新型管型的研究进行了全面的综述与评论.文中集中展示了光子晶体结构的主要物理特性,指出理解和掌握这些物理特性对于开拓新型微波器件应用所具有的重要意义.在此基础上,对光子晶体谐振腔回旋管的主要工作特性和国际、国内的相关研究工作进行了介绍,并结合目前的研究现状对以后的发展方向和所需要解决的一些关键性问题进行了分析.文章最后对光子带隙谐振腔回旋管的研究给出了一些新的思路和建议,以促进其相关的研究和发展.     

控制光子的“半导体”——光子晶体

光子晶体是一种新型功能材料,其最基本的特征是具有光子频率带隙,频率落在带隙内的电磁波被禁止在光子晶体中传播。本文简述了光子晶体的基本性质和理论研究方法,介绍了光子晶体的制备,并对光子晶体的应用前景给予了简短的评述。     

光子晶体的理论研究及其应用

光子晶体是一种新型光学材料，其基本特征是具有光子频率带隙，频率落在带隙内的电磁波被禁止在光子晶体中传播。探讨光子晶体的基本特征和常用的理论研究方法对于光子晶体的应用前景是有益的。     

新型电介质:Metamaterials(特异材料)与光子晶体材料

作者对目前国际研究热点的Metamaterials(有特异材料,奇异材料,超常材料,左手性材料,负折射率材料,异向材料,元材料等多种中文译名)与光子晶体材料(即光子带隙材料、电磁波带隙材料)的原理与构成方法作了基本的介绍.作者还讨论了这两类新型电介质的共性问题与个性问题.并且讨论与介绍了这两类新型电介质材料的实现方法与应用前景,同时就这两类材料在微波频段的应用与制备技术作了专门的讨论.     

一维光子晶体传输性能的分析

光子晶体具有不同介电常数的物质在空间周期性排列而成的人工微结构,是一种能承载电磁波传播的新型光学材料,具有光子带隙、抑制自发辐射、光子局域、偏振特性等性能.利用传输矩阵方法导出光波在一维光子晶体中传播的反射系数和透射系数,分析了不同参数对应的光子带隙,发现介质折射率对光子带隙有着明显的影响.     

锗圆柱构造的二维光子晶体带隙结构分析

采用平面波展开法研究了由锗圆柱构成的Triangular格子、Kagome格子和Graphite格子二维光子晶体的带隙结构,发现Kagome格子和Graphite格子结构的光子晶体具有完全光子带隙,并得到了使完全带隙最大化的结构参数。数值计算结果表明,Graphite结构二维光子晶体在填充比从f=0.058到f=0.605连续变化的很大范围内都有完全带隙出现,在低能区出现了Δ=0.053(ωa/2πc)的较大带隙。为二维光子晶体材料的制备和应用提供理论依据。为二维光子晶体材料的制备和应用提供理论依据。     

微波波段二维光子晶体带隙影响因素的分析与研究

应用平面波展开法和时域有限差分(FDTD)法分析计算了二维方形光子晶体微波波段带隙范围,并重点分析了影响微波波段二维方形光子晶体带隙的因素。通过改变二维方形光子晶体的介电常数、截面半径,得出了带隙范围随这两种因素变化的规律,从而为微波传播的二维光子晶体器件的设计提供理论基础。     

一维光子晶体的光子带隙研究

通过改变一维光子晶体的周期排列常数、两种介质的折射率比观察了电磁波在光子晶体中的光子带隙(PBG)行为.当两种介质的排列周期常数a:b=1:1和1:2时,发现光子晶体在可见光区存在一个很宽的频率截止带,即光子带隙区.另外,当两种介质的介电常数比εα:εb小于1:5,在可见光区无光子带隙存在;而当该比率大于1:5时则出现一个很宽的光子带隙.说明两种介质的介电常数比对光子带隙的影响很大,该比例越大,越容易获得光子带隙.     

二维内嵌结构式光子晶体带隙特性研究

针对正方晶格光子晶体因带隙特性较差而使其应用受到一定限制的问题, 设计一种新型内嵌结构式二维光子晶体, 即在普通正方晶格光子晶体内部嵌入同类晶格的光子晶体。同时对介质柱型和空气孔型光子晶体分别进行了仿真实验。结果表明, 采用内嵌结构式光子晶体后, 无论是介质柱型还是空气孔型光子晶体, 都较普通正方晶格光子晶体的带隙条数增加2～10条, 带隙率也均有了显著提升。该方法是进一步寻求完全禁带正方晶格光子晶体结构的有效方法。     

几种不同周期性单元的PBG天线的设计与仿真

提出了几种不同周期性单元的PBG结构的贴片天线.采用有限元法对其进行仿真分析,通过相互对比,研究出这几种不同PBG结构对贴片天线性能的影响.结果表明,在贴片天线中增加PBG结构能减少天线的回波损耗,提高天线的增益和辐射效率.并得出周期性单元的形状和数目对其特性的影响.     

一种新型慢波一维光子带隙低通滤波器

该文提出了一种新型慢波一维光子带隙微带低通滤波器,该滤波器具有显著的慢波效应和低通特性．所提出的结构在接地板上没有蚀刻,仅仅通过改变微带线的形状而实现．并对带有3个周期单元的低通滤波器进行了仿真和测量．     

Photonic Bandgap Properties of One-Dimensional Photonic Crystal Consisting of Complex Artificial Media

0Introduction Photonicbandgap(PBG)structureshavebeenextensive lystudiedduringthepastdecade[13],duetothepossi bilityofhandlinglight.ThePBGmaterialsareperiodical structurescomposedofmetallicordielectricelements.Thefirstcharacteristicofthisbehavioristoforbidthepropagation oftheelectromagneticwaveswhosefrequencyincludedwithintheirfrequencybandgap.Thebanddependsonthematerial structure,i.e.,dimensions,periodicityandpermittivity.Thesecondmajorcharacteristicistheabilitytoopenlocalizedelec tromagnet…     

A new photonic bandgap cover for a patch antenna with a photonic bandgap substrate

A new photonic bandgap (PBG) cover for a patch antenna with a photonic bandgap substrate is introduced. The plane wave expansion method and the FDTD method were used to calculate such an antenna system. Numerical results for the input return loss, radiation pattern, surface wave, and the directivity of the antennas are presented. A comparison between the conventional patch antenna and the new PBG antenna is given. It is shown that the new PBG cover is very efficient for improving the radiation directivity. The physical reasons for the improvement are also given.     

光子带隙结构用于改善功率放大器的性能

利用一种渐变尺寸的光子带隙结构的带阻特性，来抑制功率放大器输出端的二次谐波分量，通过减小消耗在二次谐波分量上的能量来提高功率放大器的输出性能。为了尽量减小PBG结构对功率放大器基频分量的影响，对所选择的PBG结构的尺寸参数进行了优化。通过实验分析证明了优化后的PBG结构可以在很宽的频段内（6.9-7.5GHz)有效地改善功率放大器的输出特性。     

Novel 1-D Sandwich Photonic Bandgap Structure

A sandwich photonic bandgap (PBG) structure is a novel PBG structure whose periodic lattice is buried in the middle of a substrate. Neither drilling nor suspending the substrate is required, and the integrity of the ground plane is maintained. This paper presents several modification techniques for sandwich PBG structure fabrication. The forbidden gap can be improved by adopting the chirping technique, applying the tapering technique, enlarging the periodic elements, adjusting the location of the periodic lattice in the substrate, and using different dielectric media H-shape elements. A finite difference time domain method is applied to analyze the structures. Deep and wide stopbands can be obtained using the modified sandwich structures. Experimental measurement results agree well with the theoretical analysis.     

小波纹PBG微带线

提出了一种新型的50-ΩPBG结构微带线.该PBG结构的制作是周期地改变金属导带的宽度,此种PBG结构的阻带宽且深,同时通带的波纹较小,与在金属导带或金属接地板上刻蚀周期性方孔的PBG微带线相比,该新型PBG结构的S参数特性较好.这种新型PBG结构的仿真结果得到了实验的证实.     

带隙型光子晶体光纤及其分析方法

光子晶体光纤是近年来出现的一种新型光纤,其特点是包层排列有规则或随机分布的波长量级的空气孔。包层中的微结构使得光子晶体光纤能够呈现出许多传统光纤不具备的特性,其在光通信领域具有极大的应用前景。文章从光子晶体的概念出发,概述了光子晶体的特征,通过引入光子晶体光纤的概念,介绍了光子带隙型与全内反射型光子晶体光纤的基本结构及导光原理。同时文章简要分析了带隙型光子晶体光纤的各种主要理论研究方法,并对其做出了相应的评价。     

一种基于光子晶体的新型微带天线的设计

微带天线在通信、雷达等领域应用广泛,但传统微带天线存在尺寸较大、后向辐射严重等缺点.通过在普通微带天线的介质基板内,引入高度不同的周期性圆柱空气隙作为光子晶体,设计了一种新型微带天线,并利用HFSS 10.0软件对该天线进行仿真.仿真结果表明,光子晶体的引入提高了微带天线的辐射增益,削弱了沿基底方向的辐射,并减弱了天线的后向辐射,天线在整个工作频段内具有良好的辐射特征.