平面波展开法计算一维光子晶体能带

通过计算光子晶体的特性,寻找符合要求的的光子晶体微结构是制作光子晶体的必要环节。本文利用平面波展开法研究了无限周期一维光子晶体的能带结构。通过一维光子晶体在不同角度传播时的能带结构可以看出,TE模和TM模能带结构随着传播角度的变化趋势却并不相同：在00到450范围内,TE模的第一带隙宽度变化不大主要是位置有些移动;而TM模的除了第一带隙的位置移动外第一带隙的宽度也明显在逐渐减小,尤其在450时第一带隙完全消失,这样在450附近一维光子晶体就会出现明显的偏振现象。这与用特征传输矩阵法所得到的结论是一致的。     

一维光子晶体的光学特性研究

利用传输矩阵法对一维光子晶体的带隙结构及传输特性进行了研究.计算得到了一维光子晶体在可见光波段范围内S波和P波的透射谱,通过透射谱的变化,分析了周期数、中心波长和不同偏振态入射光角度变化对一维光子晶体带隙的影响.     

外磁场作用下一维光子晶体的群速度和电场分布

本文从光的电磁理论出发,结合固体物理中的能带理论,运用传输矩阵法,继续对外磁场作用下一维光子晶体的群速度和电场分布。在外磁场作用下,在光子带隙中出现窄通带,窄带中的光是局域的,带边电场分布的局域化更加明显。在一些频率范围和入射角度范围内,透射谱敏感地依赖于外磁场。     

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.     

缺陷模带隙一维光子晶体的简捷制备

提出一种制备具有缺陷模带隙光子晶体实验技术思路.采用激光全息光刻方法,以夹角不同两束干光对感光物质进行两次光刻曝光,在曝光重叠区域可获具有缺陷模带隙一维光子晶体.调节入射光角度可改变缺陷模位置.研究供了简捷制作缺陷模带隙光子晶体一种实验技术思路,对缺陷模低阈值激射具有应用研究价值.     

镜像对称一维光子晶体带隙特征

为了研究一维镜像对称光子晶体的传输特性,用特征矩阵法计算了其透射谱。由观察透射谱可以发现缺陷模的位置会随着介质的光学厚度和折射率的增加都往长波方向移动,缺陷模的数量会随着缺陷位置与对称轴的距离增加而逐渐由2个减为1个,说明光子晶体的带隙与它的光学厚度的大小和折射率的大小以及缺陷模与对称轴的位置都有密切的关系。     

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.     

一维光子晶体带隙结构研究

光子晶体材料的介电常数在空间中呈周期分布，这种材料存在光子带隙，引入缺陷对光有局域效应，为更好地控制光和利用光提供了新的方法。文章利用传输矩阵法计算了一维光子晶体不同结构的带隙特征，计算表明光子带隙的宽度受到材料介电常数及介质层厚度的影响。随材料介电常数及介质层厚度的增加，光子带隙宽度存在一个极大值，对于确定材料构成的光子晶体，两介质等厚时带隙最宽。     

转移矩阵方法与一维光子晶体带结构和反射谱特征

利用转移矩阵方法研究了一维光子晶体的带结构和反射谱特征,并用数值分析进行了仿真。稳定性和反射谱分析表明,晶体出现了带结构。而光子晶体的带结构与它的具体参数有关,只需适当选择这些参数,就可以有效地调节光子晶体的带结构,并按需要得到不同光学性能的光子晶体。     

一维掺杂光子晶体的带隙结构及特征的研究

基于传输矩阵法,数值模研究了光子晶体带隙特征与光子晶体结构参量的关系。研究表明:一维光子晶体的带隙是由光子晶体结构决定的,单个基本周期结构的光子晶体不具有带隙结构,随着周期数的增加,光子带隙结构逐渐形成,禁带中心无导带;当掺杂时,禁带中心位置出现一个极窄的导带,并且导带深度随着杂质层折射率的增大而逐渐变浅,一维光子晶体的这种特性可应用于滤波器件和光学谐振腔的设计。     

单负材料填充包层的矩形波导模式特性

【目的】通过求解矩形波导模式特征方程,计算矩形波导横向场分布,研究电磁波在单负材料矩形波导中的传播特性以及该波导参数对其导模Exmn的影响规律。【方法】基于电磁场的波动理论和马卡梯里假设,利用图解法对波导有效折射率及横向电场分布进行求解,并分析波导模式的频率色散关系。【结果】该矩形波导的传播模式Ex0n和Ex1n为x方向衰减的表面模,仅当m1时,波导的传播模式才是振荡导模;固定波导芯子层厚度不变,当导波频率增大时,高阶模向高频方向移动的速度比低阶的快;保持m1,当m或n增大时,Exmn模式的截止点均向波导孔径增大的方向移动,且相邻模式的截止间距相等。【结论】单负材料包层的矩形波导既支持存在低阶表面模的条件,也支持存在高阶振荡导模的条件,波导孔径大小对导波模有很好的调制效果,可实现宽孔径多模传输和小孔径单模传输的功能。     

含左手材料四层平板波导的模式特性

【目的】研究一个中间两层为左手材料,覆盖层和衬底层为右手材料的四层平板波导(RHM-LHM-LHMRHM)系统。【方法】用数值计算波导的色散曲线,画出不同模式的电场分布图。【结果】该波导存在TE0模和TM0模,高阶模式的TE模和TM模会出现双模现象,在特定的波导层厚度下,TEm模和TMm模的有效折射率相同。缓冲层的厚度和介电常数越大,TM模的双模现象越显著。模系数m为奇数或偶数的电场分布图相似,但波导层厚度越大,其电场振荡越强,而缓冲层的电场振荡基本不变。【结论】通过控制左手材料的介质参数可以灵活改变波导的模式特性。     

厚度递变结构一维光子晶体的缺陷模研究

光子晶体的许多应用与缺陷模相关,研究缺陷模可为光子器件的设计提供参考.利用传输矩阵法,研究了光波在包含掺杂缺陷的厚度渐变准周期结构一维光子晶体中的传播规律,分析了缺陷层的位置和光学厚度对缺陷模的影响.结果表明,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;随着掺杂缺陷层位置和光学厚度的变化,缺陷模的位置和共振透射峰也随之变化.     

三亚海洋环境试验站硅藻污损群落初探

【目的】探明海洋工程材料在热带海洋环境试验站硅藻污损群落的组成变化,为研究该海域材料腐蚀、生物污损以及生物多样性提供参考。【方法】取4种材料进行全浸腐蚀试验,定期取出试片冷藏客运到青岛,用次氯酸钠法制成永久封片,在带有微分干涉显微镜下记数,并使用PRIMER 6对硅藻Shannon多样性指数、Pielou’s均匀度指数和Simpson优势度进行计算。【结果】检出污损硅藻16目24科30属61种,其中双眉藻属、菱形藻属和舟形藻属为优势类群;物种多样性指数随时间而增加;热浸锌表面硅藻群落结构变化与其他3种材料有所不同。【结论】在南海热带近岸,材料表面性质对其表面附着的污损硅藻群落有一定影响,其中锌离子的影响较为明显。     

海浪波谱仪微波散射模型

【目的】建立与观测数据相符的海浪波谱仪(SWIM)散射模型。【方法】利用Kirchhoff近似以及准镜面散射理论,建立从海浪方向谱映射到海浪波谱仪后向散射截面(σ°)的散射模型,并利用热带降雨测量卫星(TRMM)所搭载的降雨雷达(PR)提供的低入射角下的后向散射截面数据,对模型进行检验。【结果】准镜面散射模型结合高阶Gram-Charlier级数型海表斜率概率密度函数,模拟的雷达后向散射截面与入射角的关系在降雨雷达的0~18°入射角范围内与实测数据一致。【结论】海浪波谱仪的信号散射可利用准镜面散射模型结合高阶Gram-Charlier级数型海表斜率概率密度函数来描述。     

相场法模拟第二相颗粒对柱状晶定向生长的影响

[目的]第二相颗粒的存在能影响晶粒的长大,提高材料的力学性能,因而我们用计算机模拟了含第二相颗粒的镍基合金材料在再结晶后的定向退火过程中的柱状晶生长。[方法]在相场法的基础上引入一个温度控制晶界运动的二维平面退火模型,使用该模型对含第二相颗粒的样品进行定向退火处理,观察退火过程中组织形貌的变化,并从第二相颗粒的含量和位置两个方面来讨论退火过程中第二相颗粒对柱状晶组织生长的影响,通过对柱状晶长宽比的统计来反应这些变化。[结果]定向退火处理可产生柱状晶结构;弥散分布的第二相颗粒的存在不利于柱状晶生长,并且含量越高柱状晶越粗,长宽比越小。[结论]第二相颗粒位置可以改变柱状晶晶界的形成方向,间距可以影响长宽比的大小,颗粒间的横向间距和纵向间距都存在一个临界值使柱状晶的长宽比最大。     

向错强度与阻尼系数对纳米晶材料小角度晶界湮没的影响

[目的]研究一维纳米晶材料演化过程中的小角度晶界湮没过程,探究向错强度与阻尼系数对位错湮没的影响。[方法]建立位错运动方程,计算模拟小角度晶界的晶格位错在外应力作用下发生的变化。[结果]随着切应力增加,晶界由过阻尼运动变为无穷远的单向运动,向错强度越大晶界越难以湮没,并且晶界位错由同时湮没转变为两端先湮没,中心后湮没;阻尼系数越大,湮没临界切应力越大,但到达一定值时,阻尼系数不再影响临界值。[结论]晶界湮没存在临界切应力,向错强度主要影响临界切应力,阻尼系数主要影响位错初始速度和运动停止时间。     

基于同步辐射白光形貌术和X射线迹线法的6H-SiC单晶结构缺陷研究

[目的]SiC材料结构缺陷的检测和控制是实现材料应用的关键环节,因此本文对6H-SiC单晶中的结构缺陷进行研究。[方法]采用同步辐射白光形貌术观察6H-SiC单晶中的基本螺位错和基平面弯曲,并利用X射线迹线法模拟基本螺位错的形貌和基平面弯曲后衍射斑点的形状。[结果]6H-SiC单晶中的典型结构缺陷之一为基本螺位错,它的形貌特征为白色的圆斑;由于热弹应力的存在,6H-SiC单晶在生长过程中容易发生基平面弯曲,结果导致衍射斑点的形状发生改变。[结论]同步辐射白光形貌术和X射线迹线法可以用于检测6H-SiC单晶结构缺陷;样品的基本螺位错密度为1.56×10~4/cm~2,基平面弯曲半径近似为1m。     

基于遥感资料和观测数据的重点海域海表盐度评估分析

【目的】通过验证Aquarius海表盐度遥感产品数据在不同大洋和波束的反演精度,为其应用提供依据。【方法】基于自沉浮式剖面探测浮标Argo(Array for real-time geostrophic oceanography)盐度观测数据评估Aquarius卫星在重点海域(太平洋、大西洋、印度洋)和不同波束对应的海表盐度产品精度。【结果】相对于波束2和波束3,波束1海表盐度与Argo观测最为接近,偏差和均方根差分别为0.003psu和0.397psu。与大西洋和印度洋相比,太平洋反演精度最高。在中纬度地区,盐度偏差较小,约为0.1psu;在南北纬20°和高纬度区域,盐度偏差较大,约为0.2psu;低海温和高风速对盐度误差也有重要贡献,低海温对应的弱亮温信号和高风速下的不准确的海面粗糙度模型是导致盐度偏差的主要因素。此外,利用Argo月平均海表盐度观测数据评估了Aquarius卫星海表盐度三级产品,均方根差在0.27~0.34psu之间,平均值为0.31psu。在二级和三级产品中,V3.0SSS_bias_adj的均方根差相比V3.0SSS均降低约0.04psu。【结论】与V2.0数据产品相比,V3.0二级产品精度有了的较大提高,三级产品无明显改善,升轨和降轨的偏差依然存在。海表温度校正能够提高盐度反演的精度,使得均方根误差下降0.04psu。     

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…