2D-3D异质结结构中超短耦合长度的研究

采用时域有限差分法分析、模拟和设计了2D-3D异质结结构中的定向耦合器，并且通过非平面和平面的优化设计实现了小于2a（a为晶格常数）的超短耦合长度。研究结果表明，当位于耦合区域的晶格常数由1.25a-1.25a-1.25a-1.25a变为1.5a-2.0a-1.5a时，获得的耦合长度小于3a；同时将位于输入波导和耦合波导之间介质柱的宽度减小到0.18a，可获得小于2a的超短耦合长度。该耦合长度对于实现密度集成电路的小型化非常重要。     

2D-3D异质结结构中集成波导的优化

为了探究光子晶体在多方向上的传输特性,采用时域有限差分方法系统地设计、模拟和分析了太赫兹波段下2D-3D异质结结构中的波导集成器件。通过对垂直波导和输出波导的优化设计发现,减小垂直波导中邻近微腔之间的旋转角度可以有效提高集成波导的传输效率;增宽输出波导时,导带范围和传输效率进一步得到了改善。另外通过设计研究了多方向传输的集成波导器件,证明其各方向都具有良好的传输效率。     

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2D-3D异质结结构的密集型波分复用器的实验研究

基于光子晶体波导耦合原理，设计了2D-3D异质结结构的密集型波分复用器，从理论和实验上详细地研究了六通道波分复用器的传输特性。发现通过控制耦合波导长度，该密集型波分复用器可以实现每个通道的单频输出，实验测量结果也证明了其频率选择特性。之后对更为密集的八通道波分复用器也做了同样的理论模拟，得到了相同的结论。     

梯形通道等离子体激元亚波长光波导结构

本文提出了一种用两层金属之间的梯形空气通道作为集成光学的基本结构单元。时域有限差分法（FDTD）的模拟结果表明亚波长梯形通道等离子体激元（CPPs）波导可以有效地控制表面等离子体激元的散射损耗,提高输出端的波印廷矢量,从而实现低传输损耗和能量聚焦。本文用金属银作为波导材料,设计了一种二维梯形通道等离子体激元波导基本结构单元,利用时域有限差分法（FDTD）对其输入端口耦合效率以及梯形波导的传输效率进行模拟分析。验证了梯形通道表面等离子体激元（CPPs）波导较之矩形（CPPs）波导的优越性。     

量子绝热捷径技术在三波导耦合器设计中的应用

通过将量子无摩擦动力学与绝热消除结合实现了量子绝热捷径技术在光波导耦合器中的设计.为了使该方案更实际可行,引入了幺正变换,以便对波导的宽度以及相邻波导之间的间距进行设计,并利用光束传播法对三波导耦合器进行模拟验证.模拟结果表明,相比于绝热耦合,利用绝热捷径设计的耦合器可以在传输长度缩短4倍的情况下实现能量的有效耦合.该方案可适用于量子信息处理和集成光学领域.     

波导加载谐振腔的实验研究

给出工作于横磁模式的波导加载谐振腔的实验测量结果,利用反射系数相位法和传输系数法分别测量耦合系数以及品质因数等参数,两种测量方法获得的测量结果一致,相对偏差在3%范围之内。实验证明波导耦合输出结构可以有效抑制基模信号输出,基模抑制度超过41 dB,相邻波导隔离度大于48 dB。     

具有双量子阱结构的一维光子晶体透射谱特性研究

在适当选择结构参数的基础上,采用传输矩阵法计算模拟一维光子晶体（AB）m（CD）n（AB）m结构模型的透射谱,当光子晶体（CD）n相邻的两个导带分别处于光子晶体（AB）m（AB）m相邻的两个禁带中时,构成一维光子晶体双量子阱结构,在光量子阱透射谱的归一化频率0.3（ωa/2πc）和0.55（ωa/2πc）两处周围,分布着两套具有规律的局域共振峰,出现明显的量子化效应,且两套透过峰数目都可以通过光子晶体（CD）n的重复周期数n来调节,这一现象可以用于设计可调性多通道滤波器。     

2D-3D异质结结构中的紧凑集成电路

通过时域有限差分方法,详细地分析了2D-3D异质结结构中密度集成光学器件的传输特性。在三层2D结构中,分别引入了不同设计结构的波分复用器,通过调整结构参数实现了集成光路中每个器件、每个端口的波长选择特性,如B₁端口的输出频率为0.404[c/a],B₂端口为0.408[c/a],B₃端口为0.386[c/a],B₄端口为0.388[c/a],B₅端口为0.390[c/a],B₆端口为0.394[c/a],B₈端口为0.392[c/a],B₉端口为0.409[c/a]。更重要的是,此结构实现了多个器件沿堆叠方向的密度集成,集成器件的总尺寸为0.3 mm×0.3 mm×0.14 mm。这些研究结果可为紧凑集成电路的设计提供重要的理论指导。     

电子在硅掺杂石墨烯结构中的输运特性

该文利用密度泛函理论计算了石墨烯6×3×1单层分子中的电子传输特性.计算结果表明,Si掺杂位置不同,石墨烯的能带结构发生改变.然后沿锯齿型方向加电极电压0.5V,再分别沿锯齿型方向和扶手椅型方向进行掺杂,利用Dmol~3模块分析得到其传输特性曲线.计算结果表明,在掺杂原子均匀分布时,在其两端加正向电压和反向电压的情况下,电子传输相对较为稳定.当沿锯齿型方向和扶手椅型方向间隔掺杂时,电子反向传输浮动较大.并且发现在扶手椅型方向上掺入Si原子增多,则电子传输曲线峰值降低,符合欧姆定律的特性.     

Woodpile结构中立体空间波导的研究

采用时域有限差分法设计并模拟了微波波段的三维立体结构中任意弯曲波导及空间腔腔耦合波导结构。模拟结果表明,三维立体的woodpile结构除了可以实现平面内任意弯曲波导如C型波导、Z型波导对光的可控制传输外,还可以实现非平面内光的多角度多方向的可控制传输。     

基于有限元的一类脊波导传输特性分析

为了寻找传输特性更优良的脊波导结构,本文提出了一种新的脊波导。并应用有限元法对这种结构的单脊波导与双脊波导的截止特性及单模带宽作了分析,给出了主模及第一高次模的场结构图。结果表明其截止波长与单模带宽都要远比同尺寸的矩形脊波导大。进一步分析了填充介质的这种脊波导的截止特性,结果表明填充不均匀介质比的截止特性比填充均匀介质的脊波导更好。     

金属电磁带隙波导特性分析

利用有限差分(FDTD)法分析了两维金属电磁带隙(EBG)波导带隙、耦合频率和模场分布,确定了EBG结构参数和对应的频率范围;利用HFSS建立了金属电磁带隙结构分析模型,设计了带有矩形波导转换的EBG波导.基于HFSS分析该波导,得到了这两种结构的传输谱线,对比说明矩形波导接口适用于窄带应用,而圆形波导接口适用于宽带应用.实验测试结果与数值分析符合较好.     

周期金属栅加载非辐射介质波导传输特性的分析

近年来,非辐射介质波导(NRD)传输特性、衰减特性、耦合特性和不连续性等的研究越来越受到人们的重视,并用之研制了滤波器、定向耦合器、振荡器和漏波天线等许多微波与毫米波元器件。现在人们正在为研制毫米波全NRD波导系统而努力。在研制NRD波导元部件的过程中,当遇到非对称不连续性时,由于LSE_(11)模的存在,元部件的指标将受到严重的影响。为了抑制LSE_(11)模的产生,在文[10]中使用了金属薄片,但是还未看到利用集成在NRD波导上的金属薄片构成微波与毫米波元件的报导,本文用Floquet模式展开技     

微环谐振器传输特性分析

主要研究微环谐振器的基本结构参数对传输特性和微环性能的影响。根据耦合模理论,给出了微环谐振器传输函数的表达式;用传输矩阵法对直波导和弯曲波导之间的耦合进行了分析,研究了耦合系数与微环结构参数之间的关系;利用时域有限差分法对微环谐振器进行数值仿真,得到其频谱响应曲线。通过分析可以得到:波导间距的增大使振幅耦合比率减小;微环半径变小,微环的弯曲损耗就会变大,品质因子变大,自由光谱范围就会变大。相对微环半径,波导厚度对微环的性能参数影响较小。在设计时,应按照实际需求来设计间距和微环半径的大小。     

高功率毫米波过模波导模式耦合设计

在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导模式耦合进行了系统研究,得到了最优几何参量.采用不同的相位重匹配方法和选择相应的几何结构,对TM01-TE11、TE01-TM11、TE0-TE01、T01-TE,11.模式变换器进行了优化分析,以此结果可设计出相应的紧凑、高效、宽带毫米波过模波导模式转换器.     

条形介质波导与定向耦合器的新解法-叠代矩量法

本文给出用以精确计算各种条形介质波导导模色散曲线与场分布以及矩形芯双沟道定向耦合器耦合长度的一种新解法:叠代矩量法,给出用于计算的有关公式.计算结果与精确的计算机数值解法符合甚好,且简便易行,容易推广到其它矩形芯波导结构。     

阵列波导光栅波分复用器计算机辅助分析系统

介绍一个阵列波导光栅(AWG)计算机辅助分析系统AWGCAD, 其主要由波导有效折射率分析模块、 参数相关分析模块、 波导弯曲损耗分析模块、 波导耦合间距分析模块等部分组成. 该软件可以对AWG器件进行参数优化、 结构设计、 特性分析和版图设计.     

利用雕鸮羽毛的消音特性降低小型轴流风机的气动噪声

为降低轴流风机的气动噪声,借鉴了雕鸮羽毛的消音机理,将其羽毛的消音特征以条纹结构和锯齿形态的形式,在轴流风机叶片上进行重构,设计了耦合仿生轴流风机。同时采用试验优化的方法,与原轴流风机进行了模型对比试验,研究了条纹及锯齿参数对风机叶片气动噪声的影响。结果表明,耦合仿生轴流风机具有较低的气动噪声值。在1000、1100、1200、1300和1400 r/min五种转速下,耦合仿生轴流风机的A声级值最大可分别降低4.9、4.5、4.6、4.9和5.8 dB。