介质阻挡放电中一维等离子体光子晶体及其带隙特性

在双水电极大气压氩气介质阻挡放电中获得了一维可调等离子体光子晶体.通过类似于量子力学Kronig-Penney模型求解周期势的方法,求解Maxwell方程得到了一维等离子光子晶体的色散关系.结合实验数据,理论模拟了晶格常数、等离子体与介质的厚度比、电子密度等不同参数对等离子体光子晶体带隙的影响.结果表明:等离子体光子晶体晶格常数的增大导致能级位置降低,相速度减小;在相同的晶格常数下,等离子体填充比增大时,带隙位置将略有上升且光子带隙数目增加;当电子密度大于1020 m-3时,等离子体光子晶体具有显著禁带宽度.     

介电常数连续变化的含左手介质一维光子晶体

研究了一种包含左手材料的介电常数在一个单元内从-ε0到ε0连续变化的一维光子晶体,通过理论分析和数值计算,得到了该结构的色散关系.结果表明:即使在可见光区域该结构也存在一个很大的带隙.     

光子晶体光纤的模式分析与色散估算

光子晶体光纤具有较大的负色散,可用于高速长距离光纤通信系统的色散补偿。文中主要讨论了大空气孔光子晶体光纤的模式分析、材料色散、波导色散,以及在通信波长范围内的总色散与芯径变化的规律。并通过计算机仿真,给出了计算结果。     

六边形结构光子晶体光纤的色散特性研究

为解决传统色散补偿光纤补偿带宽小及所需光纤长度大的问题, 利用平面波展开法, 通过改变空气孔孔径及分布周期得到不同结构光纤的色散曲线, 为色散补偿光纤的制作提供理论依据。研究结果表明, 对于普通六边形结构光子晶体光纤, 减小空气孔孔径及增大空气孔分布周期可减小短波段光信号的色散值, 同时长波段光信号色散值随之增大。引入双芯结构后, 在长波段可产生大负色散, 并且通过减小空气孔分布面积能使色散曲线趋于平坦, 可作为宽带色散补偿光纤。     

色散补偿光子晶体光纤的设计

由于光纤的色散严重限制了高速信号的传输,在长距离数据传输系统中必须得到补偿.本文利用矢量有效折射率方法对光子晶体光纤的色散补偿特性进行了数值模拟.通过模拟,发现了光子晶体光纤包层结构参量与其色散之间的关系,并且通过对包层空气孔节距∧、包层空气孔直径碱包层的空气填充率,等参数的优化,得到了低至-978.34 ps/(km·nm)的色散值,其补偿能力远大于常规色散补偿光纤.     

采用等效介电常数时域差分法分析二维介质型光子晶体色散特性

针对差分法中难以近似处理不同介质分界面处单元差分网格中沿x,y,z轴各方向等效介电常数值的问题,提出了将"电容串并联"的电路概念引入于各方向等效介电常数的近似计算中,并导出几种非匀质单元网格中等效介电常数的计算式.采用等效介电常数的时域有限差分法计算二维介质型光子晶体的色散特性可灵活地剖分网格,既能获得很高的计算精度,又可节省计算时间和计算内存.此等效介电常数公式也可用于其他电磁问题的差分法分析,以提高计算效率.     

二维周期复合介质构成的光子晶体能带结构

用平面波展开法计算复合介质构成的二维光子晶体的能带,计算结果表明当光的波长比介质的非均匀性尺度小很多时,出现较明显的带隙, 在低频段即长波段该种复合介质的光子晶体可以用一等效的单层介电晶体代替.     

光子晶体光纤中高阶色散对脉冲俘获的影响

基于耦合非线性薛定谔方程,通过数值模拟,研究了光子晶体光纤中高阶色散对脉冲俘获的影响。研究表明．三阶色散对脉冲俘获起着显著的作用。这一结论,对研究提高基于光子晶体光纤中脉冲俘获的超高速光开关的特性具有重要意义．     

光子晶体耦合腔波导低色散慢光的研究

设计一种由4孔微腔组成的二维三角晶格光子晶体耦合腔波导,应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算TE偏振光的透射谱,获得波长在1.55941μm处最大群折射率ng=1460.31、群速度vg=c/1460.31的慢光.该光子晶体耦合腔波导传输光的群折射率随波长(ng-λ)变化关系呈现"U"型结构,在"U"型底部出现中心波长1.55917μm、平均群折射率～ng=721.92、带宽Δλ=0.35nm、平坦率σ=0.02%的低色散慢光。进一步研究表明,移动耦合腔波导第一排空气柱的位置不仅可以在"U"型底部区域产生中心波长1.60412μm、带宽Δλ=6.67nm、平均群折射率ng=41.05的低色散慢光,而且可以在波长1.56177μm处获得最大群折射率ng=2173.12、群速度vg=c/2173.12的慢光.     

飞秒脉冲在双折射光子晶体光纤正常色散区传输时色散波的产生机理及控制

利用自行研制的双折射光子晶体光纤（PCF）进行了30fs脉冲传输实验,首次发现入射脉冲的中心波长位于PCF的正常色散区也可以产生显著的蓝移辐射,蓝移辐射的特征与入射脉冲的偏振化方向有关,入射脉冲沿PCF的慢轴偏振时蓝移辐射中出现了明显的双峰结构,随着初始入射脉冲中心波长的增大蓝移辐射中双峰之间的波长差增大,利用色散波与入射脉冲的相位匹配解释了蓝移辐射产生。当入射脉冲偏振化方向与PCF的X轴夹角45°时,两偏振模之间的交叉相位调制和相干耦合会导致脉冲俘获,使得蓝移辐射向短波方向的移动受到抑制。通过相位匹配条件和入射脉冲偏振化方向的调节可以有效地控制双折射PCF中正常色散区蓝移辐射的产生。     

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.     

光子晶体光纤的制备和应用进展

阐述了光子晶体光纤的制备、特性和应用进展;总结了现阶段的研究工作并展望了我国在光子晶体光纤领域的研究．     

等效折射率模型分析二维光子晶体微谐振腔模态

 采用数值计算方法,利用等效折射率模型研究不同折射率材料制造的二维光子晶体微谐振腔的模态。发现可以通过增加薄膜厚度达到良好的光子局域化。讨论了薄膜层材料折射率分别为n=3.42,2.50,1.80,1.60,薄膜层厚度分别对应为0.1529,0.2182,0.3341,0.4003μm,其等效折射率分别对应于2.81,2.23,1.52,1.38时,达到良好光子局域,说明介质材料与空气折射率差值小的光子晶体微谐振腔结构若要有好的光子局限能力,除了需要靠介质材料本身的全反射效应外,还需有足够厚的膜层厚度。从而找到一个能控制光场分布同时维持单模振荡的机制,揭示微谐振腔体薄膜层厚度对模态影响,为实际研制具有高质量微谐振腔提供了一种较好的预估手段。     

色散缓变全内反射光子晶体中孤子传输的等价增益

从非线性薛定谔方程出发,导出了Compton散射下全内反射光子晶体光纤中色散缓变管理孤子脉冲传输的准非线性薛定谔方程.数值模拟结果显示:耦合光能使孤子脉冲比散射前有更大的压缩效应,更剧烈振荡效应,更严重的偏离孤子形态效应.为保持孤子形态传输,应尽量避免Compton散射发生.