基于缺陷对光子晶体滤波特性的研究

提出Ag-ITO一维光子晶体结构,研究Ag、ITO薄膜厚度、缺陷层厚度及入射角度等参量变化对光子晶体滤波特性的影响。结果表明缺陷层厚度的改变会影响其光波透射性,同时透射峰的位置会随ITO膜厚度增加呈现出周期性的变化,但不受入射角度的影响。缺陷对一维光子晶体滤波性能的影响规律,可为相关新型光学滤波器件及设计提供理论参考。     

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.     

二氧化钒太赫兹辐照温度自限制效应研究

温度自限制效应能够使物体在辐照光强变化的条件下,仍能保持稳定的温度.本文提出一种能够在太赫兹辐照下保持温度自限制效应的微粒设计.这一设想利用二氧化钒(VO2)在相变温度附近能够发生剧烈的光学性质变化,从而使微粒的温度产生自适应调节,最终在较宽的太赫兹辐照光强范围内,使粒子温度维持在相变温度附近.为了验证这一设计,我们利用米氏理论对VO2微粒的光热效应进行了理论分析.计算结果表明,改变粒子尺寸可以有效地调节VO2的太赫兹吸收特性.在合适的粒子尺寸下,相变后VO2粒子对太赫兹的吸收可以迅速降低,有助于粒子温度在很宽的辐照强度范围内维持在相变温度附近,不随辐照强度的增加而显著上升.这些结果为实现具有太赫兹辐照温度自限制效应的器件和应用提供了可能.     

光子晶体势阱中的共振透射模

引入简单镜像对称的一维二元光子晶体结构模型,应用传输矩阵方法研究在该镜像对称的一维二元光子晶体结构模型两端加入高折射率介质时的光子带隙结构.结果表明,加入较高的折射率介质时,光子晶体原来的带隙结构中存在的窄的共振透射峰变宽,且随着势垒的不断增加,分裂的共振峰变得越来越细,中间的共振峰透过率一直保持在100%,而两侧的峰高则有所降低;当两端加入的介质折射率进一步提高,这时共振透射峰分裂为3个窄的共振透射峰,同时还在其他波长处出现多个窄的透射峰.这种带隙结构可以用来设计优异理想窄带滤波器.     

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.     

实现双系多通道光滤波功能的双周期光子晶体结构

用传输矩阵理论,研究了双周期一维光子晶体结构模型（AnBn）m的光传输特性。结果发现：当光正入射通过光子晶体时,光予禁带内有两个区域出现多条窄带透射峰,其透射率均为100％,两区域的透射峰数目可单独由周期数M来控制,且与M-1数值对应,可实现双系多通道光滤波功能;随着周期Ⅳ的增大双系出现互相靠拢的趋势,同时双系透射峰会越来越锋锐,即周期数Ⅳ的增大起到提高光滤波品质的作用;随着介质折射率的增大,双系透射峰带宽均变宽,而且透射峰劈裂变为振荡峰。双周期结构光子晶体的光传输特性,对设计双系多通道滤波器具有指导意义。     

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.     

多层膜金属狭缝阵列的光学异常透射特性

本文设计了多层膜金属狭缝阵列,并用有限元方法研究了该阵列的透射特性.结果表明,与传统的单层薄膜金属狭缝阵列相比,多层膜金属狭缝阵列可以实现介质层内局域电场增强,并在透射光谱中产生多个透射峰.此外,本文还研究了介质层的厚度、位置周期等对多层膜金属狭缝阵列透射特性的影响,这些结果将对调节透射峰的位置及更深刻理解多层膜金属狭缝的光学异常透射现象具有一定的指导意义.     

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。     

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.     

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。     

含左手介质双缺陷态的一维光子晶体窄带双频滤波器

提出了一种具有双缺陷态特性的一维光子晶体结构,用左手介质作缺陷态材料,并且用光学传输矩阵法分析了这种结构的传输特性.仿真结果表明,在这种光子晶体的光子禁带上会出现两个极窄的穿透窗口,而禁带内的频段几乎无法通过,通过改变晶体的膜层周期数,该窗口频段的透射率最高可以超过98.6%.同时,该结构的透射率可以通过改变介质层周期数和负折射率值大小而调节.这种结构的光子晶体非常适合制作双频段的超窄带滤波器,并且有望在未来高速光通讯中得到应用.     

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.     

温度调控下的含向列型液晶缺陷层的光子晶体的光学性质

我们从理论上研究了含向列型液晶缺陷层的光子晶体的光学性质.我们发现,通过改变环境温度可能会引起透射尖峰大的红移或者蓝移.当液晶分子的长轴与入射电场的电矢量不平行也不垂直时,透射曲线中会出现两个透射尖峰,这是因为电场方向沿着和垂直于液晶分子长轴的偏振光具有不同的共振模,在透射曲线尖峰所对应的波长位置,极化偏转也相应得到了很大的增强.计算结果还表明,电场方向平行于液晶分子长轴的偏振光对应的透射峰对温度的变化更加敏感.当温度接近液晶的转变温度时,极化偏转随着温度的变化尤为明显,这是由于液晶由原来的各向异性变为后来的各向同性.这些结果有助于设计性能优异的温度传感器.     

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。     

热处理条件对VO_2粉体晶体结构和相变性能的影响

以V2O5和草酸为原料,采用高温热解前驱体法制备VO2粉体,并结合XRD分析和热致相变性能测定,研究热处理条件对VO2粉体晶体结构和相变性能的影响。结果表明,采用三段式升温制度,可制备晶化程度较高的VO2粉体。制备过程中,热分解温度的升高或热分解时间的延长,均会导致产物VO2粉体平均晶粒尺寸增大、平均晶格畸变率降低、相变滞豫区间减小以及电阻突变量增大,热处理过程中VO2晶粒生长和晶格畸变率变化主要受热分解温度的控制。     

入射角对对称结构一维三元光子晶体透射谱的影响

用传输矩阵法研究对称结构一维三元光子晶体（ABC）n（CBA）n的透射谱,结果发现：随着n的增加,出现的单条透射峰越加锋锐;随着光入射角的增大,在TE偏振模情况下,窄透射峰向高频方向移动,在TM偏振模情况下向低频方向移动,而两种情况下的主禁带范围保持不变.这些传输特性为光子晶体设计和新型光学器件研制提供了有益参考.     

一维光子晶体多缺陷耦合的多通道滤波

利用传输矩阵法研究了含有多个缺陷且缺陷等距分布的一维光子晶体的透射谱.通过计算一个由1/4波片堆组成5个缺陷的一维光子晶体的透射比,发现缺陷间的距离每增加1个周期,禁带中的5个透射峰均向中心波长靠近,且1号峰向长波方向移到距离增加前2号峰的波长处,5号峰向短波方向移动到距离增加前的4号峰波长处.通过镀膜工艺,制备了这种缺陷结构,并用MP-5000分光光度计对其特性进行了测量.结果表明,实验结果与理论结果一致.缺陷层之间距离与透射峰位置的对应关系,对于多通道滤波器设计具有参考价值.     

周期数对多周期一维光子晶体透射谱的影响

用传输矩阵法研究多周期一维光子晶体（CgAlCm）n的透射谱,结果发现：在2 200 nm（频率-波长）位置出现一条宽的透射带,透射带两边对称分布着两组相同特点的透射峰,各组透射峰的条数均等于n-1条;随着周期数n的增大,宽透射带上端出现振荡,并产生数目与n-1值对应的振荡峰,随n的增大,两组透射峰数目分别随n-1值增加的同时宽度会越来狭窄;随着周期数g、m的增大,透射带和左右两侧的两组透射峰均向右移动,且透射带和透射峰会越来越窄;随着周期数l或g、l、m或g、l、m、n的增大,透射带和左右两侧的两组透射峰所分布的频率范围均扩大,并向长波（低频）方向移动,同时透射带上端的振荡加剧,振荡峰数目与各周期数有关,当移动和振荡到一种程度后,透射带与两侧透射峰合并成单组透射峰,而且当g、l、m、n同时增大时合并现象最明显。多周期一维光子晶体透射谱随周期数变化的这些特性,为光子晶体设计可调性多通道宽带、窄带光学滤波器件提供指导。