两体耦合腔阵列的PT相变和单光子传输

以对称的光场增益和耗散的两体耦合腔阵列为研究对象,分析该体系的PT相变以及在PT对称相和对称破缺相中的单光子传输特点.结果表明,单光子传输在PT对称相中的周期性行为到PT对称破缺相中的非周期性行为的转变对应了PT相变;在两种情况下单光子传输都具有单向性,但是物理机制却不同.     

四体耦合腔阵列体系的PT相变及单光子传输

考虑具有对称增益和耗散的四体耦合腔阵列, 分析该体系的PT相变及单光子传输. 结果表明： 根据不同参数范围, 该系统可处于PT对称相及PT对称破缺相, 光子局域在不同腔中; 单光子传输均具有双向性.     

硅基宽带双偏振单模狭缝波导（英文）

采用三维平面波法和三维有限时域差分法,研究了硅基单模狭缝波导的双偏振特性.通过调节狭缝波导中硅介质的宽度,获得了宽达320.6 nm的双偏振带宽;并且发现在该带宽范围内,准TE模式的电场强度在狭缝中均具有增强效果,并且狭缝中光限制因子均大于60%.该研究结果可为设计其他与偏振相关的硅光子器件提供参考.     

光波通过光子晶体波导入射到不同介质中的能量分布

采用时域有限差分方法对光波穿过二维光子晶体波导后入射到均匀非耗散介质中的能世分布进行了研究.计算发现在入射到光子晶体波导的光源相同的情况下,流经波导与介质分界面的能量并不相同.它随介质折射率的增大而增大;另外还发现如果介质的折射率越大,那么在分界面处的能量越集中在波导口处.并且进入到这种介质的光波能量就越集中,在介质中传的越远,这为我们如何更好的接收光子晶体波导传出的能量提供了帮助.     

无序和斐波那契序列的二进制波导阵列的安德森局域研究

为了研究相关性对电磁波的安德森局域现象的影响,该文根据无序序列构造了无序一维二进制波导阵列结构、根据斐波那契序列构造了准周期一维二进制波导阵列结构。利用分析转移矩阵方法分别计算了上述2种结构中横电模式的透过率、局域长度和电场的空间分布,并利用一维矩形微波波导进行了相关的实验。根据无序序列构造的无序二进制波导阵列结构的透射共振峰与周期性结构一一对应,位于带边的模式首先转为局域态;根据斐波那契序列构造的准周期二进制波导阵列结构的传输特性与组成阵列的具体单元结构无关,电磁场能量通过分布在空间中不同位置的局域态之间的耦合传输形成离散的传输态。     

准波导激光器输出模式特性研究

在普通的开放式光腔自再现模式理论和波导模式理论的基础上,研究一种介于自由空间模式和波导模式之间的准波导模式. 在腔镜和波导口之间利用Fox-Li的衍射积分法,在波导内把电场离散到各个波导模式中. 经过多次迭代,分析了在介于波导尺寸和非波导尺寸之间的准波导内存在的稳定场,并对比了准波导模式、波导模式和高斯模式的不同,验证了其稳定场分布是一种类似于高斯模式和波导模式,但却不同于两种模式的新的电场分布.     

十二重准晶中负折射的研究

周期性的光子晶体中存在电磁波的负折射现象.然而,这些研究主要集中在周期性结构中,对非周期结构的研究还没有相关的报道.研究从实验和理论两个方面证明了非周期性十二重准晶光子结构同样存在负折射,并且可以实现超透镜的远场成像.利用楔形结构来验证这些条件:在频率为11.82 GHz时,准周期光子晶体可以实现负折射,并且对应的有效折射率接近于-1.与周期性光子晶体相比准晶更接近于各向同性.     

光子晶体在荧光集光太阳能光伏器件中对波长选择反射的理论计算

为了减少荧光集光太阳能光伏器件的非全反射荧光逃逸,使荧光有效传输到侧面的太阳能电池上,可以在光波导介质与空气界面铺设一层二维光子晶体,利用光子晶体的光子带隙实现荧光的全反射,有可能提高光波导对荧光的收集效率.这里用有限元分析软件Ansys计算了不同折射率、不同形状(圆柱、四棱锥、四方柱、六角柱、圆锥)正方晶格单层二维光子晶体0～45°间TE波和TM波的反射系数.结果表明,当光波导介质为玻璃(折射率1.5)、光子晶体介质为TiO2(折射率2.2)、形状为四方柱时,光子晶体在0～13°的范围内形成带隙,相应的理论收集效率从74.5%提高到77.1%.     

PT对称饱和非线性光波导中孤子对称破缺的研究

基于PT对称的饱和非线性波导模型,研究PT对称孤子的对称破缺现象.通过分析定态解的存在性,发现了PT对称的基态孤子和高阶孤子.当孤子功率增加,系统将会出现不对称形式的孤子.利用线性稳定性分析的方法研究了PT对称和不对称孤子的稳定性,结果发现PT对称的基态孤子的不稳定性诱发了孤子包络的对称性破缺,进而产生了不对称孤子.最后,研究了不同稳定性条件下孤子的动力学演化特性,并发现越过对称破缺点后PT对称的基态孤子具有振荡不稳定性,而PT对称的高阶孤子和不对称孤子具有一定的鲁棒性.     

Woodpile结构中Y型波导的非平面优化

为了探究光子晶体中堆叠方向上的可调谐性,在三维光子晶体（Woodpile结构）中,利用Woodpile结构的空间特性设计、模拟和分析Y型波导的传输特性,对Y型波导进行了平面和非平面的优化设计。研究结果表明,非平面的优化设计可以很好地调节导模的范围,实现波导良好的传输特性,在光学器件集成方面具有重要的应用价值。     

基于与两个巨原子相互作用的一维波导QED的非互易光子传输

通过两个全同巨原子分别有效地耦合到一维波导的两个位置,探索了波导中单光子的散射特性,提出了非互易量子开关的理论实现方案.方案中,基于两个全同原子与一维波导组成的耦合系统哈密顿量,计算得到了系统约束态,并通过调整巨原子与波导的耦合位置和耦合系数等参数模拟得出了单光子的散射特性.研究发现:当巨原子的两个引脚的间距L满足kL≠nπ(n为整数)且巨原子与波导耦合的两个耦合系数存在相位差时,光子从两侧分别输入得到的光子输运呈现非互易量子现象.尤其是光子从一侧输入时几乎全部被吸收,而从另一侧输入时则可以通过.研究结果可以用于单光子量子开关和单光子二极管等量子器件的研究.     

PT对称腔阵列体系中失谐对单光子散射的影响分析

分析了在具有PT对称性的一维线性耦合腔阵列体系中,腔模间的失谐对单光子散射的影响,将失谐时的散射行为与共振情况进行了比较和分析.在一定的频率失谐下,腔间的耦合不同,光子传输行为不同,即频率失谐与耦合强度联系在一起,满足失谐的条件.同时还讨论了频率失谐时耗散/增益率对光子传输的影响,并与共振情况进行了对比.结果表明:失谐会导致发生全反射零透射的波矢区域变宽,同时正负失谐可以从一定程度上抑制增益增强所产生的散射行为的改变;失谐和其他参数一起实现了体系的散射核作为一个光子开关的作用.     

含点缺陷的光子晶体波导传输特性的研究

运用FDTD算法研究了含点缺陷的光子晶体波导的传输特性。首先分析了该波导的传输谱,然后动态模拟了光与波导相互作用的过程。结果表明在光子晶体波导中引入点缺陷有利于对光的控制,从而对光子晶体波导器件的设计有着一定的理论指导作用。     

准周期光子晶体的态密度

本文研究了准晶光子晶体的局域态密度和全态密度.结果表明,准晶光子晶体的局域态密度分布具有和准晶光子晶体完全相同的对称性,带隙内光子晶体中的态密度很小,不同的准晶光子晶体的局域态密度随介电材料的占空比的变化是不同的,这对构造准晶光子晶体是非常重要的.准晶光子晶体的全态密度所显示的带隙和透过率显示的带隙的一致性表明准晶光子晶体在某种程度上是各向同性的.     

二维方柱光子晶体的波导特性

具有缺陷的光子晶体,光子频率带隙内将出现局域模,而线缺陷相应地形成一个传输效率很高的光波导.计算了空气中Al材料的旋转四边形直柱光子晶体存在线缺陷时的带结构和态密度,给出了二维方形光子晶体的波导的TM模的电场分布,并讨论了波导耦合的传输效率.     

二维光子晶体直波导传播特性的研究

应用平面波展开法研究了二维光子晶体直波导的传播特性.根据计算得到在0.21371-0.27543Hz波段的光波能在波导中很好的传播.并且分析了当圆柱半径从0.1 a-0.5 a发生改变时的带隙规律,研究结果为光子晶体波导器件的开发提供了理论依据.     

二维函数光子晶体波导带隙和电场分布的调制

在二维函数光子晶体波导中, 研究介质柱介电常数对带隙结构的调制, 以及波导中加入点缺陷时, 点缺陷介质柱介电常数对电场分布和光传播方向的调制. 结果表明： 当二维函数光子晶体波导中不含点缺陷时, 改变波导中介质柱介电常数的参数b和k值, 可调节波导的禁带数目、 禁带位置、 缺陷模的数目和位置;  当二维函数光子晶体波导中含点缺陷时, 改变点缺陷介质柱介电常数的参数b和k值, 可改变电场分布和光的传播方向.       

硅介电波导管的光子与声子双重带隙（英文）

通过平面波展开法,我们对一种特殊的硅介电波导管的声子能带结构与光子能带结构进行了理论研究.为了同时产生光子带隙和声子带隙,在通常的波导管结构中设计了一种周期性的桩型结构.研究发现：在适当的结构参数条件下,一个完整的声子带隙和特定极化对称性的光子带隙可以同时得到.     

准周期光子晶体的传输特性

本文利用数值模拟和实验的方法研究了准晶光子晶体的传输特性和局域特性.能流和态密度的计算结果都表示十二重准晶光子晶体具有光子带隙.但是,和周期性的光子晶体不同,具有确定频率的电磁波局域在无缺陷的十二重准晶光子晶体中.理论分析表明,这种局域模是由准晶光子晶体结构中的无序性和自相似性相互竞争的结果.     

表面等离子体激元波导测量材料的折射率

利用表面等离子体激元不仅可以实现在纳米尺度上操控光子,而且为发展更加微型化、集成化的光波导等光学元器件提供了有利条件.如果表面等离子体激元波导金属薄膜一侧材料的折射率已知,那么利用表面等离子体激元的场增强效应就可以对另一侧材料的折射率进行高灵敏度的探测.作者利用Mathematica软件对表面等离子体激元波导如何测量衬底一侧材料的折射率进行了模拟,得到了物质折射率与模场分布和反射谱峰值之间的关系,为理解表面等离子体激元波导的测量机理提供了思路.