基于角度调谐的光子晶体滤波特性研究

提出一种含CaF2缺陷层的一维光子晶体结构,可用于光通信波段的可调谐滤波。通过传输矩阵理论对滤波器透射特性进行分析,结果表明:随着周期数目的增加,光子晶体禁带截止度增强,缺陷模半高宽逐渐变窄,同时缺陷层厚度增加使缺陷峰的位置均匀红移;正入射时,所设计滤波器结构的光子禁带范围是1 170~2 150nm;当入射角增大至掠入射过程中,TE模式全角度光子禁带为1 170~2 035nm,TM模式全角度光子禁带为1 170~1 640nm,表明TM模式禁带对入射角度的变化较敏感。研究发现,选取较大的入射角度或增加光子晶体周期数可以使TM,TE模式透射峰完全分离,通过角度调谐方式可实现光通信S波段两种模式的滤波。该光子晶体滤波器具有高透射率,窄半高宽,宽调谐范围的滤波特性,可有效提高传统滤波器的滤波性能。     

一维Si/SiO_2光子晶体在近红外波段滤波特性研究

设计了一种结构为(Si/SiO_2)~ND(Si/SiO_2)~N的一维光子晶体滤波器,利用传输矩阵法,理论模拟了其在近红外波段的滤波特性。通过比较两种不同缺陷层材料Si与SiO_2发现:低折射率缺陷SiO_2的结构透射峰的峰值更高;当缺陷的厚度增加时,透射峰的半高宽和峰值能够保持稳定。对于两种缺陷材料的结构,在缺陷厚度保持不变时,随着入射角的增加,TE模式下禁带短波长处的禁带边沿蓝移量大于长波处,禁带中透射峰的峰值降低且半高宽减小;TM模式下禁带长波长处的禁带边沿蓝移量大于短波处,半高宽增加,且入射角度从0°到60°变化时可有效增加透射峰高度。本研究分析缺陷层厚度和入射角度两种调谐方式对于近红外波段滤波性能的影响,为近红外波段光子晶体滤波器的应用提供了理论依据。     

一维光子晶体透射特性的量子效应

给出非垂直入射时一维光子晶体的量子透射率,分别研究缺陷层、入射角度、介质层厚度以及介质层折射率对一维光子晶体透射特性的影响,并将所得结果与经典方法所得结果进行比较.结果表明,当光以一定角度入射一维光子晶体时,量子方法与经典方法的结果存在差异,具有一定的量子效应.     

一维光子晶体的量子透射特性

用光的量子理论方法研究一维光子晶体的量子透射特性,先给出一维光子晶体的量子转移矩阵和量子透射率,再计算缺陷层数目、厚度及折射率变化对一维光子晶体量子透射特性的影响.结果表明,缺陷层参数的变化对禁带位置、缺陷模位置和强度均产生影响.     

基于向列相液晶缺陷的一维光子晶体可调滤波特性的研究

用传输矩阵方法研究了基于向列相液晶缺陷的一维光子晶体的滤波特性,模拟了电压、液晶厚度和双折射对光子晶体透射谱的影响.结果表明,通过外加电压的变化,很容易改变光子晶体透射峰的位置和透射率,液晶层厚度和双折射对透射率有很大影响.据此可设计出一种具有较窄的3dB带宽和较高透射率的电压可调光子晶体滤波器.     

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.     

偏振滤波一维二元光子晶体的实现

用一维时域有限差分方法（1-D FDTD）分析一维二元光子晶体的偏振滤波特性,数值模拟各种因素下一维二元光子晶体的滤波特性.数值结果表明：掺杂层在中间位置时偏振分离度好;掺杂层的厚度与周期层厚度相差越大分离效果越好;2组元折射率相差越大越易形成带隙;入射角越大禁带越窄偏振的分离度越好.     

温度对光子晶体滤波特性影响的研究

在液晶缺陷的光子晶体电调谐滤波器中,温度变化对滤波特性产生影响.用传输矩阵法给出了光子晶体的透过率公式,就温度对透射谱的影响进行了数值计算.结果表明,温度改变时,光子晶体的透射峰高度、透射峰的位置以及带宽都随之变化.通过镀上电阻对温度敏感的薄膜,可消除温度对滤波特性的影响.     

缺陷光学厚度对对称结构一维光子晶体透射谱的影响

在A层为双正和双负介质情况下,用传输矩阵法理论研究缺陷层的光学厚度对对称结构一维光子晶体（AB）mC（BA）m透射谱的影响,结果发现：在无缺陷情况下,不论A层是双正还是双负介质,禁带中心均出现超窄频带单透射峰,具有传统对称结构光子晶体透射谱的特征;当中间插入光学厚度等于四分之一中心波长的双正缺陷C后,两者的单透射峰一分为二,且双负情况下两透射峰之间的距离较大;当缺陷C的光学厚度为二分之一中心波长时,双正情况下禁带中心出现单透射峰,双负情况下则出现三条透射峰;当缺陷C的光学厚度等于中心波长时,双正情况下出现三条透射峰,而双负情况下则出现五条透射峰。对称结构光子晶体的透射谱随缺陷光学厚度变化的规律,可用以设计可调性超窄带滤波器。     

可见光区一维二元光子晶体透射特性的数值模拟

用传输矩阵方法研究了一维二元光子晶体在可见光区的透射特性，数值模拟多种因素对一维二元光子晶体的透射谱的影响.结果表明：组成一维二元光子晶体的折射率、厚度、层数、入射角、光源的偏振态等都对透射特性有影响.     

一维光子晶体滤波器滤波性能的影响因素研究

利用光学传输矩阵法研究了一维光子晶体滤波器滤波性能的影响因素,研究结果表明:光子晶体单元周期数对滤波器品质因数和滤波波长透过率均有重要影响,是光子晶体滤波器设计的关键因素;光子晶体单元厚度增加将使滤波波长红移,与光子晶体禁带中心波长并不重合,禁带中心波长相对于滤波波长蓝移;入射波角度对滤波性能也有影响,随入射角增大,滤波波长的透过率逐渐增大,垂直入射时达最大值.     

正负折射率材料组成的一维光子晶体的能带及缺陷模

利用光学传输矩阵方法,研究了由正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体的能带结构和缺陷模特性.结果表明,在正入射时,含负折射率材料的光子晶体的带隙要比传统的光子晶体要大得多,并具有狭窄的透射带.计算了含有普通电介质缺陷层和特异介质缺陷层两种情况下的透射谱,发现在正入射时,对于正负折射率材料组成的一维光子晶体引入普通电介质缺陷层时,其缺陷模的个数随着缺陷厚度的增大而增多,这种特性在滤波器方面有重要的应用价值.而对于传统光子晶体中引入特异介质缺陷层时,随着缺陷厚度的增大,新的缺陷模并没有出现.     

介质厚度对一维三元结构光子晶体透射谱的影响

用传输矩阵法研究各介质层厚度对一维三元光子晶体（CBA）m（ABC）m透射谱的影响,结果发现：在很宽的禁带范围内,仅出现一条透射峰,且随着m的增加透射峰越加精细;随着A、B、C各介质层厚度的增加,透射峰均向长波方向移动,三者厚度同时增加时透射峰移动速度最快,单层厚度增加时,增加C层厚度透射峰移动最快,B层次之,A层最慢;随着各层介质厚度增加,光子禁带向长波方向移动,各层厚度同时增加时主禁带移动的速度最快,单层厚度增加时,移动速度快慢依次为C层、B层、A层。随着各层介质厚度同时增加或是C、A单层增加,禁带加宽,但B层厚度增加禁带反而变窄。一维三元结构光子晶体的这些特性,为光子晶体设计不同频率范围的光学滤波器、反射器等提供指导。     

介质光学厚度对光子晶体透射峰带宽的影响

利用传输矩阵法理论,研究介质光学厚度对一维光子晶体（CBA）,（ABC）,透射峰带宽的影响,结果发现：介质光学厚度对光禁带中的透射峰带宽的影响规律明显,当A层介质的光学厚度增大时,透射峰带宽变宽;当分别增大B或者c层介质光学厚度时,透射峰带宽却均变窄;透射峰带宽对各介质光学厚度的响应灵敏度不同,尤其是对c层介质光学厚度的响应最为灵敏,而对A和B层光学厚度的响应灵敏度相当。介质光学厚度对透射峰带宽的这种影响规律,可为光子晶体设计不同频率范围的高品质光学滤波器和光开关等提供理论指导。     

影响双负材料光子晶体透射峰品质的因素

利用传输矩阵法,研究双负材料光子晶体(CBA)n(ABC)n的透射谱,结果得到:当随着光子晶体重复周期数的增加和入射角的增大,透射峰都向短波方向移动,且带宽都逐渐变窄,透射峰的品质因子都得到逐渐提高;当双负介质C折射率负值的减小,透射峰向长波方向移动,且带宽逐渐变窄,透射峰的品质因子也得到逐渐提高。这些介质厚度对单负材料光子晶体透射峰带宽的影响规律,可为设计光学器件如光学开关等提供理论指导和制备依据。     

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。     

基于光子晶体的红外光与激光兼容伪装材料结构设计

基于光子晶体结构,利用薄膜光学特征矩阵法,通过计算由碲化铅和氟化钡构建的一维光子晶体复合结构的反射谱和透射谱,研究实现近、中、远红外光与波长为1.060μm和10.600μm的激光兼容伪装的可行性,并通过计算该光子晶体横电波(TE波)和横磁波(TM波)的全向带隙图,探讨入射光入射角变化对光子晶体结构带隙的影响。研究结果表明:经优化设计的一维光子晶体复合结构在入射光正入射时,可以实现近、中、远红外光与波长为1.060μm和10.600μm波长激光的良好兼容伪装;无论是TM波还是TE波,当入射角增大时,在1~5μm和8~14μm的红外波段仍能保持良好伪装效果,但缺陷位置会向短波方向移动,激光伪装效果降低。     

介质层光学厚度为非λ0/4的一维光子晶体透射谱研究

采用光学传输矩阵方法,模拟研究了当一维光子晶体的介质层光学厚度不为λ0/4时,光子晶体的光学传输特性,详细计算并分析了这类光子晶体的透射谱.结果表明,在这种常常被研究者们所忽视的介质层光学厚度为非λ0/4情况下,仅通过适当调节介质层的实际厚度就能够产生一个或多个近完全透射带,这将为光子晶体滤波器的制作提供一种简单的方法.     

一维变频光子晶体的透射特性

提出一种新的一维变频光子晶体,并给出其传输矩阵及电场分布表达式.在此基础上,计算一维变频光子晶体的透射率和电场分布,并研究变频函数、变频介质折射率、厚度、周期数及缺陷层对变频光子晶体透射率与电场分布的影响.结果表明,变频光子晶体比常规光子晶体的禁带更宽.     

介质层光学厚度为非λ0／4的-维光子晶体透射谱研究

采用光学传输矩阵方法，模拟研究了当一维光子晶体的介质层光学厚度不为λ/4时，光子晶体的光学传输特性。详细计算并分析了这类光子晶体的透射谱．结果表明。在这种常常被研究者们所忽视的介质层光学厚度为非λ/4情况下，仅通过适当调节介质层的实际厚度就能够产生一个或多个近完全透射带，这将为光子晶体滤波器的制作提供一种简单的方法．