光子学和光子技术

介绍了光子学的诞生,定义,内容,范畴和发展,强调了光子信息技术在通信,计算机,传感等信息领域的作用和目前的发展水平,指出了电子技术和光子技术是信息时代的技术基础。     

光子晶体光纤的研究现状及其在光纤通信中的应用

自J.C.Knight等人研制出世界上第一根PCF以来,有关这方面的研究成为热点。本文综述了光子晶体光纤的导光原理、传输特性和理论研究模型,探讨了其在光纤通信中的应用,最后对其发展作了展望。     

多光子技术及其应用研究进展

本文综述了多光子技术的基本物理原理，多光子激发成像技术特点以及其在生物，化学和材料科学等方面的应用。     

光子晶体在导波光学中的应用

光子晶体被称为光信息时代的＂半导体＂。由于光子晶体特殊的性质,有新物理前景,更有应用前景,国内外目前越来越多的研究人员进入这个研究领域。本文论述了光子晶体对于导波光学的重要的作用和深远的意义,以及应用前景。     

孤子脉冲在光子晶体光纤中的传播特性研究

根据光脉冲在光子晶体光纤中传播的非线性薛定谔方程,分析了孤子传播基本原理,给出了光脉冲在光子晶体光纤中色散和非线性效应的表达式,对非线性薛定谔方程进行归一化处理并求解,获得光子晶体光纤中基态孤子解.在远大于光纤零色散波长区域,使色散和非线性效应达到平衡,在光子晶体光纤中就可以得到稳定的光学孤子.光子晶体光纤中产生的孤子可以作为光孤子通信的载波,是光子晶体光纤中高次谐波产生的泵浦源.     

光子晶体——微波光学设备

本书讨论了光子晶体的理论背景及其光学特性，介绍了大量的应用光子晶体的光学和微波设备。本书与已出版的光子晶体图书不同，不仅描述了理想的光子结构，更注重于从光子晶体到实际光学设备的实现。本书由六位不同研究领域的学者编写。     

二维光子晶体三角晶格光控开关的设计

我们准备一个复合腔模型：由两腔和一个连接波导组成,来研究在空气孔型光子晶体的光学双稳态开关时域藕荷模理论。开关行为来自连接波导的非线性,这不同于来自杆的缺陷腔的非线性的杆型光子晶体。利用理论分析：二维空气孔式三角形光子晶体双稳态光学开关是模型,开关特性也通过使用时域的有限差分方法研究。     

生物组织取象的光子密度波方法研究

本文研究了一种装置简单，价格低廉，对人体无害的新型生物组织取象方法－扩散光子密度波取象方法。     

光子晶体中紫外波段的异常透射

采用时域有限差分法(FDTD)对三种不同材料(金属Al、半导体Ga₂O₃和绝缘体SiO₂)的矩型结构光子晶体进行了模拟计算,研究空气柱孔径变化对光子晶体光学传输特性及带隙宽度的影响。数值计算结果表明,晶格常数不变,空气柱孔径增大时,三种材料光子晶体在紫外光区及可见光区的透过率增大,反射率减小。Al光子晶体的孔径增大时,可见光区禁带宽度减小;Ga₂O₃光子晶体孔径增大时,禁带宽度增大;SiO₂的TE模和TM模光子禁带较宽,孔径增大,禁带宽度亦增大。三种材料光子晶体带隙的波长范围几乎都处于可见光波段,进入紫外光波段的波长范围很短。     

基于光子射频波高次倍频的深度融合通信研究

文中提出了基于光子射频高次倍频的微波与光纤深度融合的通信系统架构,从理论上论证了在已调制光信号中只存在奇数光谱边带所携带的调制信息,而偶数光谱边带不包含调制信息,并且在输出光谱边带中不存在二阶光谱边带. 在已调光信号传输到基站后,用中心光谱边带作为下行数据信号传输链路的激光光源,用分离出的低的第四阶光谱边带作为上行基带传输链路的激光光源,用高的和低的第三阶光谱边带拍频产生光子射频波. 通过专业仿真套件对25 km标准单模光纤传输的信号进行了模拟测试,分别得到下行光纤链路信号和上行光纤链路信号的清晰眼图和良好的误码率. 在该系统网络架构中,基站侧没有激光光源,其复杂度降低;利用光子射频波高次倍频直接产生毫米波,极大简化了射频处理单元.     

光子喷流诱导后向作用力研究进展

介电微球可以聚焦激光形成纳米尺度的光子喷流,光子喷流处具有非常强的能量,可以用来操控纳米颗粒.光子喷流处水分子吸收光能后发生膨胀,进而推动微球向光源移动,即对微球施加后向的光学牵引力.回顾了光子喷流诱导后向作用力操控介电微球的研究进展,介绍了用光子喷流牵引生物细胞.进而通过光学牵引力结合细胞的形态学特征,探讨了利用光子喷流进行细胞筛选的可能性.最后,展望了相关应用的前景.     

光子噪声受限的波前传感器的实验研究

以自适应塑远镜技术中应用最广的哈特曼(Hartmsnn)型波前传感器为例,利用光子计数技术对单孔径望远镜在光子噪声受限条件下所能探测到的目标星等极限、探测灵敏度极限以及探测速率极限等基本问题作了实验和理论研究。结果表明,利用文中所述的刀口式哈特曼波前传感器,在光子噪声受限条件下,在1ms探测时间内,在波前误差探测灵敏度为十分之一波长的情况下,可探测到八等星目标。为了在光子计数技术基础上准确标定实验目标的星等,研究分析了进入波前传感器的光通量与探测到的对应光电子通量之间的关系,给出了计算模式、计算机模拟结果和实验结果。     

超快速光子晶体全光开关研究

光子晶体作为一种新型的人造光子学材料,具有独特的光子带隙特性,能有效地控制光子的传输状态,因而是实现全光开关等集成光子器件的重要基础。介绍了基于光子晶体的全光开关的各种实现方法,并详细论述了超快速光子晶体全光开关的实验研究状况。     

光子计数成像探测系统及其在生命中的应用

给出了一种用光子成像头，高帧频ＣＣＤ摄像机，图像采集系统和计算机组成的光子计数成像探测系统。系统可用于探测生物的超微弱发光现象，灵敏度兹一般的弱光成像器件高出１０＾４倍以上；系统 极微弱的发光现象进行实时的光子计数像，并用计算机进行处理和分析；最后，用实 说明该系统的应用效果。     

双折射光子晶体光纤横截面上偏振态的不一致性

利用全矢量特征方程得到光子晶体光纤中的模式特征后,忽略光纤损耗、三阶以上的色散和非线性,研究了高斯脉冲在椭圆孔光子晶体光纤中传输时的矢量演化特性,得到光纤中任意时刻的横向电场分布及两个偏振分量之间的相位关系.在双折射光子晶体光纤同一横截面上,不同位置的两个偏振态分量之间相位差不同,因而总电场的偏振态不一致,光电场和固有双折射引起的偏振态之间的相位差都关于光纤中心对称.     

硅基一维光子晶体微腔光发射特性的调制

利用一维光子晶体带隙结构对光发射特性进行调制，采用掺杂光子晶体微腔限制电磁场从而控制材料中的光传输。采用不同组分的氢化非晶氮化硅（a-SiNx：H）薄膜作为介质层和发光层，由等离子体化学气相淀积（PECVD）方法制备出一维全a-SiNx：H光子晶体微腔。观察到微腔对于发光层a-SiNx：H薄膜光致荧光显著的调制作用，发光峰的半高宽从原始的208nm强烈的窄化为11nm，峰值强度提高了2个数量级。品质因子为69。通过透射谱测量，清晰地观察到710nm处的谐振峰出现在一维光子晶体带隙中，进一步证实了微腔的选模特性。     

利用光子探测分析法研究超微细材料表面特征

采用光子探测分析法,对自制的两类超微细材料——超细重质碳酸钙粉体和以超细改性重质碳酸钙粉体为填料的聚氯乙稀塑料薄膜的粒径分布和表面形貌进行了研究,并将所得结果与采用传统的微区分析方法——扫描电子显微分析所得的结果进行比较．结果表明：对于亚微米材料的粒径分析,利用光子技术的动态光散射法更精确;对于超微细材料在塑料中的分散性能的研究,激光共聚焦扫描二维数字成像分析比扫描电镜具有更大的优越性．据此,得到了一种表征超微细材料表面特征的新方法,     

一维光子晶体滤波器滤波性能的影响因素研究

利用光学传输矩阵法研究了一维光子晶体滤波器滤波性能的影响因素,研究结果表明:光子晶体单元周期数对滤波器品质因数和滤波波长透过率均有重要影响,是光子晶体滤波器设计的关键因素;光子晶体单元厚度增加将使滤波波长红移,与光子晶体禁带中心波长并不重合,禁带中心波长相对于滤波波长蓝移;入射波角度对滤波性能也有影响,随入射角增大,滤波波长的透过率逐渐增大,垂直入射时达最大值.     

光子在生物组织中输运过程的模拟研究

随着激光在医学上应用的日益发展,特别是光动力疗法诊治恶性肿瘤的深入研究促使人们对生物组织中光能的分布和光的传输问题越来越感兴趣。Monte Carlo方法作为一种统计随机抽样的模拟方法,在这一领域得到了非常广泛的应用。本文概括介绍了组织光学中研究激光在生物组织中输运过程的方法和重要意义。重点描述了Monte Carlo方法的基本原理和利用Monte Carlo模拟激光在生物组织中输运的具体步骤。评述了Monte Carlo方法在组织光学中的研究进展,对其发展趋势作了展望。