基于扇面散射元的光子晶体禁带研究

基于对光子晶体禁带影响因素的研究,设计了扇面这种新型的散射元。利用平面波展开法,在0.1THz的工作频率下,采用二维六边形晶格结构,对这种新型散射元光子晶体的禁带特性进行模拟计算。对介质柱型和空气孔型两种晶体结构,分别分析了横向电场(TE)模式和横向磁场(TM)模式的绝对禁带宽度和相对禁带宽度随散射元结构参数变化的关系,依据相对禁带宽度,找到最优化的模型。     

椭圆散射元构建的二维光子晶体禁带特性

基于对光子晶体禁带的研究,设计了一个椭圆形散射元。利用平面波展开法,采用二维六边形晶格结构,对这一椭圆散射元光子晶体的禁带特性进行模拟计算。分别计算了TE模式和TM模式两种电磁场下的光子晶体的禁带宽度,对相对禁带关于散射元结构参数变化的关系做了分析,依据相对禁带宽度,找到相对禁带最大的模型。     

六边形散射元构建的二维光子晶体禁带特性研究

基于对光子晶体禁带的研究,设计了六边形散射元,构建了六边形光子晶体结构模型。利用平面波展开法,对六边形散射元的光子晶体禁带特性进行了分析。分别在TE模式和TM模式下计算了光子晶体的禁带宽度,通过改变散射元的结构参数和旋转角度,获得了最大相对禁带宽度。     

光学厚度对一维光子晶体禁带宽度的调制

采用参数调节法研究了光学厚度对一维光子晶体禁带宽度的调制作用,通过计算得到禁带宽度的解析表达式及禁带宽度随两层光子晶体光学厚度的变化规律。当两层光子晶体的光学厚度都等于λ0/4时,禁带宽度达到最大,说明用调节一维光子晶体的光学厚度来实现对禁带宽度的调制是有效的。     

Compton散射下介电系数对一维等离子体光子晶体色散的影响

利用多光子非线性Compton散射模型,对Compton散射下介电系数关于等离子体光子晶体色散的影响进行了研究.提出了将Compton散射光作为影响介质层介电系数的新机制,给出了一维等离子体光子晶体色散关系式,并进行了数值模拟.结果表明:与散射前相比,介电系数εm=1时不出现禁带;当εm<3时,随εm增大,第一级禁带宽度先缓慢增大再达到最大值,最后缓慢减小,第二级禁带宽度先缓慢增大后趋于饱和值0.69,较散射前减小了0.03,两级禁带的εm临界值为5.4,较散射前减小了0.6,当εm<5.4时,第一级禁带宽度明显大于第二级,较散射前减小了0.04;当εm>5.4时,第二级禁带宽度反而大于第一级,二者差值比散射前明显减小,截止频率和第二级禁带边缘频率均向低频方向较快地移动,且第二级禁带边缘频率变化幅度明显大于截止频率.     

一维四组元周期性结构光子晶体带隙特性分析

随着密集波分复用(DWDM)技术的发展,对多波长滤波器提出了更高的要求。为了给基于一维光子晶体的多波长滤波器提供支撑技术,本文先对一维四组元周期性结构光子晶体的传输矩阵进行简要的推导。接着,从该光子晶体的结构出发,基于传输矩阵法绘制了一维四组元周期性结构光子晶体的归一化透射率曲线,并与普通的一维两组元周期性结构光子晶体的归一化透射率曲线进行对比研究,分析了一维四组元周期性结构光子晶体在一个禁带周期内光子禁带数增加的原因。进而,从一维光子晶体的光子带隙机理出发,深入研究了不同折射率比、不同周期数对一维四组元周期性结构光子晶体带隙的影响。研究表明,一维四组元周期性结构光子晶体的禁带宽度由四层材料各相邻层的折射率差共同确定,具体宽度表现为各禁带的均值,但带隙特性更加完美。     

三角形复合型二维光子晶体带隙分析

选用时域有限分方法(FDTD)分析光子晶体带隙结构.选择两种不同晶格常数的光子晶体构成复合型二维光子晶体.计算结果表明,这种复合型二维光子晶体的禁带宽度明显大于组合光子晶体禁带宽度,并通过改变复合光子晶体的介电常数实现其禁带向高频区或低频区移动.     

基于一维光子晶体超晶格的多通道滤波器

利用传输矩阵方法,研究了由两种具有特定散射关系的一维光子晶体交替排列所形成的一维光子晶体超晶格的光学特性,讨论了势垒宽度,势阱宽度及势阱数目对其的影响.计算结果表明,通过改变超晶格的结构,可以调节在光子禁带中透射带的数目、透射带中透射峰的数目,并且这些透射峰都具有很高的品质因子.这种光子晶体超晶格结构有望作为多通道滤波器在密集波分复用系统及集成光学系统中获得应用.     

介质折射率对一维光子晶体禁带的影响

利用传输矩阵法推导一维二元周期性光子晶体的色散关系,并进一步推导出禁带宽度与介质折射率之间的数值关系.在设定入射角后,用matlab软件模拟并计算出禁带宽度与介质折射率之间的图象关系.光子晶体的禁带宽度随折射率比值n1/n2在0~1之间迅速衰减,但在大于1的范围间缓慢增大.为了光子晶体禁带宽度的可控调制,可以通过限制入射角后调整两种介质的折射率来实现.为获得最大禁带宽度只能在技术可操作性的条件下尽可能增大n1/n2的值.     

一维光子晶体的光子禁带结及其计算

本文提出了一种利用转移矩阵来计算一维光子晶体的光子禁带结构的新方法，并讨论光子晶体的光子禁带位置，禁带宽度和结构与构成光子晶体的材料厚度，折射率之间的相互关系．     

平面波展开法计算FCC反相密堆积结构光子晶体的完全禁带

本文的目的是研究FCC反相密堆积结构光子晶体在改变其结构的情况下完全禁带的变化。通过事先设定品格常数a和组成密堆积结构的空气球的半径R,利用平面波展开法计算得到当背景材料的相对介电常数分别为εr=3．6和εr=11．9时两种不同的完全禁带。在此基础之上,又对晶体结构做了一些改动,保持a和R不变,在相邻球体的空隙中再嵌入4个半径r=0．2R的空气小球,结果发现当εr=3．6时完全禁带消失了,而εr=11．9时则产生了新的完全禁带。     

二维液晶环型光子晶体的可调完全带隙

利用平面波展开法研究了二维三角晶格液晶环型光子晶体的完全带隙的动态可调节性.数值模拟结果表明:环中所填充的5CB液晶指向矢的旋转角从0°到90°改变,二维环型光子晶体一直出现完全带隙,并且完全带隙随着液晶指向矢的旋转角的变化可以实现动态可调.分析完全带隙可调范围与二维液晶环型光子晶体的结构参数(液晶环内/外径、基底材料的折射率、液晶正常/反常折射率、内介质柱折射率)的变化关系.     

Three-dimensional control of light in a two-dimensional photonic crystal slab

Optoelectronic devices are increasingly important in communication and information technology. To achieve the necessary manipulation of light (which carries information in optoelectronic devices), considerable efforts are directed at the development of photonic crystals--periodic dielectric materials that have so-called photonic bandgaps, which prohibit the propagation of photons having energies within the bandgap region. Straightforward application of the bandgap concept is generally thought to require three-dimensional (3D) photonic crystals; their two-dimensional (2D) counterparts confine light in the crystal plane, but not in the perpendicular z direction, which inevitably leads to diffraction losses. Nonetheless, 2D photonic crystals still attract interest because they are potentially more amenable to fabrication by existing techniques and diffraction losses need not seriously impair utility. Here we report the fabrication of a waveguide-coupled photonic crystal slab (essentially a free-standing 2D photonic crystal) with a strong 2D bandgap at wavelengths of about 1.5 microm, yet which is capable of fully controlling light in all three dimensions. These features confirm theoretical calculations on the possibility of achieving 3D light control using 2D bandgaps, with index guiding providing control in the third dimension, and raise the prospect of being able to realize unusual photonic-crystal devices, such as thresholdless lasers.     

SiO2微球非密堆积FCC结构光子晶体的制备与表征

利用改进的垂直沉积法、 高温烧结技术和HF酸刻蚀技术, 制备了SiO²微球密堆积结构和非密堆积结构的光子晶体; 利用扫描电子显微镜（SEM）, 观察并比较了二者的结构特点. 通过反射光谱测量和光子带隙计算的比较, 表明非密堆积的SiO²微球光子晶体结构比密堆积的SiO²微球光子晶体结构在L和X方向更易于开通光子带隙.      

Complete photonic bandgaps in 12-fold symmetric quasicrystals

Photonic crystals are attracting current interest for a variety of reasons, such as their ability to inhibit the spontaneous emission of light. This and related properties arise from the formation of photonic bandgaps, whereby multiple scattering of photons by lattices of periodically varying refractive indices acts to prevent the propagation of electromagnetic waves having certain wavelengths. One route to forming photonic crystals is to etch two-dimensional periodic lattices of vertical air holes into dielectric slab waveguides. Such structures can show complete photonic bandgaps, but only for large-diameter air holes in materials of high refractive index (such as gallium arsenide, n = 3.69), which unfortunately leads to significantly reduced optical transmission when combined with optical fibres of low refractive index. It has been suggested that quasicrystalline (rather than periodic) lattices can also possess photonic bandgaps. Here we demonstrate this concept experimentally and show that it enables complete photonic bandgaps--non-directional and for any polarization--to be realized with small air holes in silicon nitride (n = 2.02), and even glass (n = 1.45). These properties make photonic quasicrystals promising for application in a range of optical devices.     

介电常数对一维等离子体光子晶体色散关系的影响

为深入研究介电常数对等离子体光子晶体性质的影响,本工作从Maxwell方程出发,采用类似于量子力学Kronig-Penney模型求解周期势的方法,对一维等离子体光子晶体介质层介电常数对能带结构的影响进行了讨论.研究发现:介电常数的大小对等离子体光子晶体的禁带宽度和能级位置均具有重要影响.随介电常数的增加,等离子体光子晶...     

应用Chirp-Z变换频谱细化倒谱分析生物软组织散射微结构特征

从软组织散射元准周期规则分布可导致超声散射信号产生相干峰的机理出发，提出了利用Chirp—Z变换频谱细化倒谱估计散射元平均间距及其变化的新方法，并利用该方法对仿体和生物软组织的回波信号进行了分析．结果表明，该方法是软组织超声散射信号分析与软组织散射子平均间距定征的一种有效方法．     

Elasticity imaging for regularly spaced structures utilizing WT matched filtering method

Based on wavelet transform of time-scale domain, a new strain estimation method is presented to position the regular scatterers, calculate the local scatterer spacing and its change, and estimate the internal strain distribution of tissue mimicking phantom. Simulation and experiment results for uniform and nonuniform phantoms show the internal strain of regularly spaced structures can be estimated accurately using this method and the influence of global boundary condition on the estimated strain distribution can be eliminated by reconstructing the real elasticity distribution. This approach has the potentials to become a valuable tool for the regularly spaced structures.     

SiO2纳米粒子制备及自组装光学性能

运用溶胶一凝胶法制备了不同粒径单分散SiO2纳米微球,垂直沉积法制备了SiO2三维光子晶体薄膜．通过SEM研究了SiO2光子晶体的微观结构,探讨了薄膜内裂痕形成原因与克服办法．通过分光光度计测定了光子晶体的带隙位置,与理论计算相吻合．光子晶体带隙随着SiO2微球粒径增加带隙红移．