基于高斯光束的SOI平面光波导的耦合效率研究

利用GRIN介质对高斯光束在出射端面聚焦的特性,研究了对称GRIN介质中单模SOI平面波导的耦合效率特性。对于同一入射波长而言,TM波的耦合效率较大;对于1550nm的通信波长而言,使TE和TM偏振光的耦合效率恰好相同的最佳耦合条件为α＝0.25μm-1,Δx＝0,θ＝0?,且耦合效率均为84.1%。     

二维三角晶格光子晶体的带隙计算和波导的传输效率分析

采用平面波展开法对二维三角晶格介质柱光子晶体和空气孔光子晶体分别在TM和TE极化下的带隙进行了计算;采用时域有限差分法分别计算了TM模和TE模在二维三角晶格介质柱和空气孔弯曲波导中的传输效率。研究对设计高传输效率的光子晶体波导定向耦合型器件具有重要意义。     

亚波长金属/电介质双层光栅偏振片

用严格耦合波分析亚波长金属光栅和高频电介质光栅的衍射性质,给出了亚波长金属/电介质双层光栅偏振片的设计,同时通过严格耦合波分析给出了这种偏振片的TM波的反射特性和反射偏振比.     

金属介质膜光栅衍射特性研究

叙述了严格耦合波分析方法的理论框架,基于严格耦合波分析方法编制了金属介质膜光栅数值模拟程序。以-1级衍射效率优于97％的光谱宽度为评价函数,通过计算机优化分析,设计了一种金属介质膜光栅。在TE偏振模式下,能够在以800nm为中心波长100nm以上的光谱宽度内获得97％以上的衍射效率。     

用于光通信的超窄带光子晶体滤波器的设计及特性研究

把G=3,N=3的Cantor序列一维光子晶体看作是由光学厚度均为λ0/4的两种介质按分形Cantor序列堆砌27层而成。用5层光学厚度0λ/5的第3种介质替换晶体中第10~15层的低折射率介质后,得到一种新结构的光子晶体。用传输矩阵法研究新结构光子晶体的能带特性,结果表明,新结构光子晶体有更宽的带隙,并在中心波长处出现了一个超窄透射窗口,透射率几乎为100%,当λ0=1 550 nm时,透射窗口的半高宽仅为0.2 nm。晶体的这一特性可用来制作超窄带光子晶体滤波器,在光通信和光学精密测量等技术中有一定的应用价值。     

级联长周期光纤光栅的模式耦合与干涉机理

针对级联长周期光纤光栅(CLPFG)的光传输特性存在模式耦合和模式干涉2种不同角度的解释,基于耦合模理论和传输矩阵法,系统研究了CLPFG中的模式耦合与干涉机制,厘清参与马赫-泽德干涉的纤芯模成分,得到模式干涉的相干表达式,从而将模式耦合和干涉机制从理论本质上统一起来;同时深入分析了光栅长度L对干涉条纹结构特性的影响.结果表明:L=L_0(最佳长度)时,中心波长处条纹对比度达到最大值;LL_0时,条纹整体对比度下降,在整个波长范围内无法达到最大对比度;LL_0时,中心波长处的对比度下降,但在中心波长两侧的2个对称波长处可达到最大的条纹对比度.该研究结果可为基于CLPFG的通信和传感器件应用提供理论指导.     

基于香豆素的高选择性铜离子“Turn-On”型荧光探针

以香豆素为母体和2-肼基-3-氯吡啶合成荧光探针TM 1,其结构经过核磁碳谱、氢谱以及质谱测定.在激发波长为318 nm时对探针TM 1进行铜离子荧光测定,结果表明,该探针对铜离子的选择性高、响应速度快、检出限较低.并且在铜离子浓度为0～45μmol/L范围内,其荧光强度与铜离子浓度呈现出良好的线性关系(y=18.97x+166.09,相关系数R~2=0.989 9,检出限LOD为39 nmol/L).该方法简便快速、准确度高、灵敏度高,探针TM 1可用于检测铜离子的含量.     

基于严格耦合波理论的新型耦合光栅分析

针对波导全息平视器中一种新型的耦合光栅结构,基于严格耦合波理论数值分析了其衍射特性,同时对光栅的工艺容差进行了分析,计算了膜厚、槽深、周期与入射波长对耦合效率的影响.该光栅以波导板中内嵌的闪耀光栅锯齿面作基底,镀高折射率的膜层后,覆盖锯齿状的金属膜层.计算结果表明:对于波长532,nm的TE偏振光,空气中0°入射的一级衍射效率可大于90%;当空气中入射光的纵向角在[-8°,12°]、横向角在[-15°,15°]内变化时,一级衍射效率可大于82%且保持平稳.该光栅可在波导全息平视器中,对大视场成像光束进行均匀、高效的耦合.     

2维光子晶体波导结构的耦合特性研究

利用有限时域差分法对2维3角晶格空气缺陷及介质柱缺陷波导结构的传输特性进行研究,讨论了耦合长度和耦合间距对空气缺陷波导、缺陷介质柱半径大小等对介质柱缺陷波导耦合性能的影响.结果显示:(1)耦合长度越长、耦合间距越小,空气缺陷波导的耦合性能就越好,适当调节耦合长度和耦合间距可得到任意分光比的光耦合器;(2)缺陷介质柱的半径ra＜0.1a时,随着ra的增大耦合作用明显减弱,但在0.325～0.344(a/λ)范围内,耦合波导和直接波导的透过率比值基本保持为1:1,这对于功率分配器的研究具有一定参考价值.     

TMAu_5(TM=Y-Cd)团簇稳定结构与电磁特性的第一性原理

应用密度泛函理论,对TMAu_5(TM=Y-Cd)团簇的稳定结构与电磁特性进行详细计算.优化结果显示,TM与Au形成较大配位数的结构为TMAu_5的基态结构,其中除TMAu_5(TM=Y-Nb)为立体结构外,其余全部为平面结构.通过计算TMAu_5的平均结合能和能隙,探讨其相对稳定性和化学活性,发现除了Mo、Rh、Pd和Cd之外的其他TM原子明显地加强主团簇的稳定性;相比Au6而言,除了Ag Au_5之外的TMAu_5(TM=Y-Pd,Cd)的化学活性较强.Mülliken布局分析显示,电荷转移方向总是从TM原子转移到Au原子上.磁矩计算结果显示,TMAu_5的总磁矩在0~4μB之间变化,其中TMAu_5(TM=Mo-Pd)的总磁矩主要来源于TM原子的磁矩,而TM原子的磁矩主要是由TM的4d电子的磁矩提供.上述特征暗示,TMAu_5可能在设计可调制磁矩的新材料中具有潜在的应用前景.     

光线与两种GRIN介质界线的关系式及应用

当光线通过梯度折射率(GRIN)介质中两个固定点和两个GRIN介质界线上的可动尖点（光线轨迹方程的不可微点）时, 由费马原理和变分法运算推得传输光线的轨迹方程与两种不同GRIN介质的界线方程应满足的微分关系式. 通过应用示例可见, 此微分关系式包含了几何光学的3个实验定律和球面镜成像公式等, 而且是光线方程的另一种表达形式.      

近红外铌酸锂光栅耦合器耦合效率优化研究

提出了一种基于铌酸锂导模结构的高效光栅耦合器设计方案及其优化的光学激发配置.利用有限时域差分算法对光栅耦合器的耦合效果进行了数值分析;主要研究了光栅周期、光栅占空比、二氧化硅隔离层厚度,以及入射光的偏振和角度对光栅耦合效率的影响;对在共振波长和非共振波长处空间光传播电场图像进行了模拟.理论仿真结果显示,在光栅周期为650 nm、光栅占空比为0.3、刻蚀深度为130 nm时,利用横磁(transverse magnetic,TM)偏振光沿光栅法线夹角17°方向入射,可获得优化的光栅耦合效率～38%,从而有效地将空间光耦合进入铌酸锂亚波长波导薄膜中,这对铌酸锂微纳光栅耦合器的设计和性能应用有借鉴和参考价值.     

三基色全息反射滤光片的研究

本文用分层介质的特性矩阵理论分析了非倾斜全息反射式滤光片的性能,并阐述了特性矩阵理论优越于耦合波理论。通过三基色滤光片的制做,总结了用单色波长记录,而垂直再现时得到不同峰值波长的滤光片的方法。     

三波长光子晶体耦合波分复用器的设计与仿真

目前,光子晶体的波导共振耦合技术被广泛应用,设定波长下的波导透射频率的高低成为影响器件功能优劣的重要因素。首先对比了改变光子晶体介质柱折射率和半径的大小与耦合点归一化频率的关系,之后利用时域有限差分法设计了一种由三种波导构成的共振耦合型光子晶体结构的波分复用器,并且在波长分别为1 490 nm与1 440 nm的光信号下的波导共振区域增加了一定数量的介质柱形成一种新的微腔耦合区域。并且通过在1 310 nm波长的输出信道末端改变介质柱的半径大小,使得1 310 nm波长的光信号的透射率提高到了95.5%。研究表明,通过增大介质柱半径的大小Rc,可以使得对应的光信号透射率的大幅改善。     

深亚波长二维光栅抗反射特性研究的新方法

采用了耦合波理论对结构尺度远小于波长的二维亚波长周期光栅进行了讨论,结果表明,这种二维亚波长光栅可等效成一介质层,这介质层具有双折射晶体的性质,文中给出了相应的等效折射率,在此基础上我们采用数值计算的方法分析了在不同入射角情况下该介质层的反射特性,从而给出了抗反膜的设计参数。     

Fe()-5′-硝基水杨基荧光酮-溴化十六烷基三甲胺体系荧光特性的研究及应用──食品中微量铁的测定

本文研究了铁 -5′-硝基水杨基荧光酮 ( 5′-NSAF) -溴化十六烷基三甲铵 ( CTMAB)体系的荧光特性 .实验结果表明 ,在 p H为 3.1～ 4 .7的 HAc-Na Ac缓冲介质中 ,体系的荧光熄灭程度最大且恒定 ,其最大激发波长λex=2 52 nm,发射波长λem=556nm .当含铁量在 0～ 2 .8μg/1 0 ml范围内 ,荧光熄灭程度与浓度呈线性关系 ,藉以测定微量铁 .方法简便、快速 ,并且稳定性高 ,用于食品中微量铁的测定 ,结果满意 .     

准对称耦合量子阱与光开关结构优化设计

根据光开关对量子阱材料的要求,提出了具体的量子阱结构优化原则。以准对称耦合量子阱为蓝本,利用此优化原则,对其结构进行优化。通过对优化后的准对称耦合量子阱电光特性的分析,发现该量子阱结构在低工作电压(F=40 kV/cm)、低吸收系数(α<100 cm-1)的情况下仍有一很大的场致折射率变化(对TE模入射光,(Δn)max=0.021 6;对TM模入射光,(Δn)max=0.033),从而验证了优化程序的正确性。     

10 Gbit/s可调谐全光波长转换器的实验研究

基于可调谐激光器和半导体光放大器中的交叉增益调制效应,实现了宽带可调谐全光波长转换器,采用单端耦合半导体光放大器改善波长转换的输出消光比特性.在10Gbit/s可调谐波长转换实验中,转换输出在1528~1563nm范围内可调,在适当条件下,可使在整个调谐范围内输出消光比大于10dB,转换效率大于0dB.该机制的波长转换在向上转换时能够得到较好的眼图,向下转换时眼图效果较差,噪声特性恶化明显.     

基于石墨烯双曲色散腔中回音廊共振的纳米激光器

本文设计并研究了基于石墨烯球形双曲色散超材料腔(由多层石墨烯和介质交替包裹介质核组成)中回音廊共振的纳米激光器.首先说明该石墨烯-介质核壳结构具有双曲型色散关系,支持共振波长远大于腔尺寸的回音廊模式,能够把电场局域在深度亚波长的区域.另外,由于该腔支持多个不同阶次的偶极回音廊共振,并能够在不同介质层中形成强约束电场,具有高Purcell因子.因此,通过在相应的介质层引入增益,可实现多波长激射,且阈值较低.对于直径404 nm的腔,在32.3μm的激射阈值仅为80.6 cm~(-1).进一步说明通过改变介质折射率、石墨烯费米能级或石墨烯/介质层对数,还能够实现激射波长的宽带调谐.最后说明对于仅由2对石墨烯/介质层组成的回音廊共振腔,最大共振波长和直径比也达到约50倍,相应的激射阈值仅90.74 cm~(-1).该纳米激光器兼备了深度亚波长、低阈值和宽带可调谐等特性,有望在太赫兹集成器件中发挥重要的应用.     

MAXWELL鱼眼微球透镜准直性能的研究

球对称梯度折射率(Gradientrefractiveindex,GRIN)微球透镜具有体积小、光路短、外形易加工、使用易调整,且无螺旋光线、像差小等优越光学性能[1],在微型光学系统和集成光学中具有诱人的应用前景。本文研究了MAXWELL鱼眼微球透镜对由光纤端部出射的发散光束的会聚作用。计算结果表明,若将该种透镜用于光纤耦合准直器,其准直效果将优于由均匀介质球构成的相应系统。