Optical isotropy and iridescence in a smectic 'blue phase'

When liquid crystal molecules are chiral, the twisted structure competes with spatially uniform liquid crystalline orders, resulting in a variety of modulated liquid crystal phases, such as the cholesteric blue phase, twist grain boundary and smectic blue phases. Here we report a liquid crystal smectic blue phase (SmBP(iso)), formed from a two-component mixture containing a chiral monomer and a 'twin' containing two repeat units of the first molecule connected by a linear hydrocarbon spacer. The phase exhibits the simultaneous presence of finite local-order parameters of helices and smectic layers, without any discontinuity on a mesoscopic length scale. The anomalous softening of elasticity due to a strong reduction in entropy caused by mixing the monomer and the twin permits the seamless coexistence of these two competing liquid crystal orders. The new phase spontaneously exhibits an optically isotropic but uniformly iridescent colour and automatically acquires spherical symmetry, so that the associated photonic band gap maintains the same symmetry despite the local liquid crystalline order. We expect a range of unusual optical transmission properties based on this three-dimensional isotropic structure, and complete tunability due to the intrinsic softness and responsiveness of the liquid crystalline order against external fields.     

锗圆柱构造的二维光子晶体带隙结构分析

采用平面波展开法研究了由锗圆柱构成的Triangular格子、Kagome格子和Graphite格子二维光子晶体的带隙结构,发现Kagome格子和Graphite格子结构的光子晶体具有完全光子带隙,并得到了使完全带隙最大化的结构参数。数值计算结果表明,Graphite结构二维光子晶体在填充比从f=0.058到f=0.605连续变化的很大范围内都有完全带隙出现,在低能区出现了Δ=0.053(ωa/2πc)的较大带隙。为二维光子晶体材料的制备和应用提供理论依据。为二维光子晶体材料的制备和应用提供理论依据。     

光子带隙型光子晶体光纤的带隙

采用平面波展开法,通过模拟分析带隙型光子晶体光纤空气填充率和介电常数对带隙的影响,对光纤的平面内和平面外带隙特性进行了研究与讨论.     

一维光子晶体的带隙分析

折射率交错变化的薄膜结构 ,可以作为一维光子晶体来分析 .采用薄膜光学理论 ,分析了光波在该类一维光子晶体中的传播特性 ,探讨了光子晶体膜层的折射率、光学厚度、中心波长等对一维光子晶体光带隙性能的影响 ,从而为一维光子晶体的设计提供参考 .     

Photonic crystal fibres

Photonic crystal fibres have wavelength-scale morphological microstructure running down their length. This structure enables light to be controlled within the fibre in ways not previously possible or even imaginable. Our understanding of what an optical fibre is and what it does is changing because of the development of this new technology, and a broad range of applications based on these principles is being developed.     

一维光子晶体带隙结构研究

光子晶体材料的介电常数在空间中呈周期分布，这种材料存在光子带隙，引入缺陷对光有局域效应，为更好地控制光和利用光提供了新的方法。文章利用传输矩阵法计算了一维光子晶体不同结构的带隙特征，计算表明光子带隙的宽度受到材料介电常数及介质层厚度的影响。随材料介电常数及介质层厚度的增加，光子带隙宽度存在一个极大值，对于确定材料构成的光子晶体，两介质等厚时带隙最宽。     

微波光子滤波器

微波光子滤波器能够实现在光域内直接对射频信号的处理,并且较易实现可调谐性和传输函数的快速重构,从而成为微波光子学的一个重要研究内容.本文综合评述了不同光源的微波光子滤波器和基于FBG的不同微波光子滤波器结构,并分析比较了各自的功能特点和不足.     

二维光子晶体绝对带隙的研究

晶体中获得大的绝对带隙,可以通过降低格子对称性解除简并来实现。格子对称性的降低一般可以通过向晶体的原胞内引入不同半径的柱子的方法实现,在该方法基础上结合滑移操作,对二维正方形光子晶体结构进行了研究,发现这种联合方法用于打开绝对带隙特别有用,其相对带隙宽度约为“双柱子正方形格子”情况的2倍,同时还使绝对带隙出现的位置向低频处移动。     

准周期光子晶体的态密度

本文研究了准晶光子晶体的局域态密度和全态密度.结果表明,准晶光子晶体的局域态密度分布具有和准晶光子晶体完全相同的对称性,带隙内光子晶体中的态密度很小,不同的准晶光子晶体的局域态密度随介电材料的占空比的变化是不同的,这对构造准晶光子晶体是非常重要的.准晶光子晶体的全态密度所显示的带隙和透过率显示的带隙的一致性表明准晶光子晶体在某种程度上是各向同性的.     

不同对称性条件下光子晶体局域态的演化

光子晶体不仅可以用来调控自发辐射,还可以用来控制光的传输和局域.研究采用平面波展开法进行模拟计算.首先改变光子晶体H1缺陷及其附近介质柱的半径,使得光子晶格缺陷处超晶胞的旋转对称性具有C6v,C3v或C2v等点群的性质;然后分析二维圆形介质柱三角光子晶体的局域态在光子禁带中演化.计算结果表明：随着介质柱的半径的变化,光子晶体局域态会发生变化,其演化表现出阶段性;同时随着对称性破缺程度的加深,会有更多缺陷态进入光子禁带.计算选择硅（Si）作为介质柱材料,主要为硅基光子晶体激光器的选模提供理论参考.     

二维六边形晶格光子晶体的带隙研究

运用平面波展开法模拟计算了二维六边形晶格光子晶体的能带结构,得到了使光子带隙最大化的结构参数.分别以不同介质作为本底,由圆柱、正方直柱和六角形直柱空气孔构成的六边形晶格光子晶体都出现了完全光子带隙,为进一步光子晶体的实验制备和应用提供了理论依据.     

Photonic structures in biology

Millions of years before we began to manipulate the flow of light using synthetic structures, biological systems were using nanometre-scale architectures to produce striking optical effects. An astonishing variety of natural photonic structures exists: a species of Brittlestar uses photonic elements composed of calcite to collect light, Morpho butterflies use multiple layers of cuticle and air to produce their striking blue colour and some insects use arrays of elements, known as nipple arrays, to reduce reflectivity in their compound eyes. Natural photonic structures are providing inspiration for technological applications.     

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。     

一维函数光子晶体的禁带特性理论

提出了一种新型函数光子晶体,其折射率是一个空间位置函数.在费马原理的基础上,利用传输矩阵理论研究了光子晶体介质层的折射率、周期数、入射角等对光子晶体带隙变化的影响.为灵活实现某特定带隙的光子晶体的制备提供了理论依据.     

含负折射率材料的光量子阱频率特性研究

基于平均折射率为零的光子晶体的能带理论和负折射率材料的频率响应特性设计了特定频段的光量子阱结构,并对频率响应特性随阱宽和阱内材料的变化规律进行了对比和分析.该量子阱不仅具有折射率为零的光予晶体的带隙优点,还具有局域模调控简单的特点.实验结果与理论结果相符合.     

光电池特性测量仪的研制

在硅光电池的应用过程中,对硅光电池特性的测量非常重要.本文对光电池特性的测量方法进行了讨论,并结合单片机控制技术,给出了一种自动化程度较高的光电池特性测量仪的设计方案以及使用这种方案所测得的结果.