光子晶体耦合腔波导中的慢光特性研究

研究了二维光子晶体耦合腔波导的慢光传输特性.利用平面波展开法分析不同结构的耦合腔波导的色散曲线.分析发现,光子晶体耦合腔波导的慢光特性与点缺陷微腔的几何尺寸有关.通过调制点缺陷的半径可以改变慢光导模的中心频率.另外发现,点缺陷微腔间距也是影响耦合腔波导慢光特性的重要参数.增大距离n,零色散点导模的群速度明显下降,可以获得群速度为0.005c的慢光模式,而导模的中心频率变化不大.该分析结果为设计不同要求的慢光波导结构提供重要参考.     

一种低群速度和低色散光子晶体波导结构及分析

研究了具有线状缺陷的三角晶格光子晶体波导中慢光的传播特性, 设计了一种新的具有低群速度低色散的波导结构, 并对其进行了数值模拟分析. 通过增大光子晶体的空气柱半径及改变与波导相邻的第一排和第二排空气柱位置, 可在一定的归一化带宽范围内保持较大群折射率的同时使群速度色散最小化, 实现在一定波长范围内保持低群速度和低群速度色散, 得到了较大的群折射率和归一化带宽的乘积. 计算结果表明： 当群折射率依次为85, 58, 45时, 对应的归一化带宽分别为0.32%, 0.48%, 0.642%.     

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.     

光子晶体波导慢光效应的理论分析

介绍了光子晶体慢光技术相对其他实现慢光的技术特点。通过Kramers—Kronig关系分析讨论利用光子晶体波导产生慢光的机理,在此基础上总结出利用光子晶体实现慢光的三种物理机制即：布里渊区边界上的别向波和反射波的布拉格共振效应;全反射效应;介导导模和带隙导膜之间反向交叉点处的反交叉共振效应。     

月牙形散射元构建的二维硅基光子晶体波导的慢光效应

设计了一种新型的散射元——月牙形散射元。采用平面波展开方法,通过调节两个圆的半径、圆心距及背景折射率几个参数,优化了光子晶体线性缺陷波导结构,实现了高群折射率和低色散的慢光效应。模拟结果表明,通过调整两个圆的半径及圆心距,慢光的带宽和群折射率变化地规律明显,较容易寻找到高群折射率、低色散慢光。通过控制材料硅的折射率,可以实现慢光模式的选频。基于材料硅的热光效应,该结构有希望应用于光传感器等方面。     

光孤子在非线性光子晶体弯曲波导中的传输特性研究

通过数值模拟方法研究了非线性光子晶体波导中光孤子的传输特性,研究重点是光在基于二维光子晶体材料制作的弯曲波导中的透射行为,结果表明光孤子经过传统方法制作的弯曲波导后能量完全衰减,而通过调制波导弯曲处晶体的结构,光孤子可以完美的传输,没有畸变和能量损耗。此外,也总结了调制波导弯曲处光子晶体结构以提高光孤子的透射率应遵循的原则。     

光子晶体光纤中基于SBS实现慢光的数值模拟

通过运用四阶龙格库塔法和特征线法对基于光子晶体光纤的受激布里渊散射耦合方程组进行数值求解,讨论不同纤芯直径的光子晶体光纤在相同的Stokes波功率和相同的Stokes波强度下对受激布里渊散射慢光产生的影响,发现芯径越小PCF的时延特性越好,但是伴随着较大的脉冲展宽,对于Stokes波脉冲,较小的输入Stokes波功率具有更大的时延.考察不同的脉冲宽度对光子晶体光纤中的慢光的影响,发现较短的脉冲具有更大的相对时延并伴随着较大的脉冲展宽.通过改变小芯径光子晶体光纤的占空比,讨论光子晶体光纤的结构变化对受激布里渊散射慢光的影响,发现小芯径PCF的占空比越小,对应的SBS慢光的时延越大,脉冲展宽也越明显.以上结论可以为慢光缓存器的设计提供理论参考.     

二维方柱光子晶体的波导特性

具有缺陷的光子晶体,光子频率带隙内将出现局域模,而线缺陷相应地形成一个传输效率很高的光波导.计算了空气中Al材料的旋转四边形直柱光子晶体存在线缺陷时的带结构和态密度,给出了二维方形光子晶体的波导的TM模的电场分布,并讨论了波导耦合的传输效率.     

二维光子晶体波导传输分析

光子晶体是一种新兴的光学结构,其优异的光学特性可以用于制造各类光子晶体器件。本文在完整的光子晶体中引入缺陷,构造出光子晶体波导。将时域有限差分方法应用于二维光子晶体缺陷特性的分析,设计了L型、U型、直线点缺陷型等几种光子晶体波导结构,对其时域能量传输特性进行了分析,其研究结果为光子晶体传输器件的设计和制作提供了一定的理论依据。     

光子晶体光纤的分析方法

光子晶体光纤在无源光器件及光电子学领域有着广泛的应用。从Helmholtz方程出发推导出电场在光子晶体光纤中传播的本征方程,用简明方法讨论了光子晶体光纤数值研究中的标量模型和全矢量模型,并进一步对光子晶体光纤的模式特征、数值孔径及双折射性质进行分析。     

一维有限周期方形光子晶体波导的偏振特性

利用光波在一维有限周期方形光子晶体波导中横向受限的条件,推导出TE波和TM波两种偏振光在一维有限周期方形光子晶体波导中各个传输模式满足的关系式;计算出TE波和TM波传输各模式的禁带随周期数、模式量子数、边长的变化规律。     

Slow light in tapered slot photonic crystal waveguide

A slotted single-mode photonic crystal waveguide with a linear tapered slot is presented to realize slow light, whose dispersion curve is shifted by changing the slot width. When the slot width is reduced, the band curve shifts in the tapered structure, and the group velocity of light approach zero at the cut-off frequency. Therefore, different frequency components of the guided light are slowed down even localized along the propagation direction inside a tapered slot photonic crystal waveguide. Furthermore, this structure can confine slow light-wave in a narrow slot waveguide, which may effectively enhance the interaction between slow light and the low-index wave-guiding materials filled in the slot. In addition, this tapered slot structure can be used to compensate group velocity dispersion of slow light by modifying the structure, thus opening the opportunity for ultra-wide bandwidth slow light.     

Study on the Superluminal Group Velocity in a Coaxial Photonic Crystal

In this paper, the superluminal group velocity in a coaxial photonic crystal is studied. The simulation of the effective refraction index in coaxial photonic crystal is performed. The group velocity is calculated based on the transmission line equations and compared with experimental results.     

光子晶体多路选择器的设计和仿真

以时域有限差分法(FDTD法)和介质波导定向耦合理论为基础,模拟了光在光子晶体耦合器中的传输情况:当耦合器长度为拍长的整数倍时,光经过耦合沿输入波导输出;当耦合器长度为半拍长的奇数倍时,光经过耦合后从另一波导输出.我们设计了一个四端口的光子晶体多路选择器,实现了将3种不同波长的光进行分离.同时还提出了通过光子晶体耦合器的耦合长度来计算光波传输的群速度的方法.     

含点缺陷的光子晶体波导传输特性的研究

运用FDTD算法研究了含点缺陷的光子晶体波导的传输特性。首先分析了该波导的传输谱,然后动态模拟了光与波导相互作用的过程。结果表明在光子晶体波导中引入点缺陷有利于对光的控制,从而对光子晶体波导器件的设计有着一定的理论指导作用。     

光子晶体及其应用研究

对光子晶体的性质和应用,如光局域化或光子晶体波导,甚至于是沿着一个很尖锐的弯曲的光子晶体波导能力,以及光子晶体激光器,进行了讨论.在这一技术领域,有许多基础方面的特点被认为是正确的,但却没有给出严格的证明.这是由于下列两方面的原因,第一是这个新领域发展的非常迅速,第二是由于在光子晶体中分析电磁波是很困难的,除了使用计算机去得到定量结果外,没有别的选择.板型的光子晶体(带有一个周期性空洞系统的高折射率板片),对高集成的光电路器件来说,也许是最佳结构.     

椭圆散射元构建的二维光子晶体禁带特性

基于对光子晶体禁带的研究,设计了一个椭圆形散射元。利用平面波展开法,采用二维六边形晶格结构,对这一椭圆散射元光子晶体的禁带特性进行模拟计算。分别计算了TE模式和TM模式两种电磁场下的光子晶体的禁带宽度,对相对禁带关于散射元结构参数变化的关系做了分析,依据相对禁带宽度,找到相对禁带最大的模型。     

光子晶体中光子的波动方程与光子能带

在矢量波的理论框架上,从麦克斯韦方程组出发推导了光子晶体中光子的波动方程,发现其在形式上与自然晶体中电子的薛定谔方程十分相似.因此,光子晶体中光子的运动将类似于周期性势场中电子的运动,会产生类似的电磁波或光波的"能带"结构,也可以借用固体能带理论的基本方法来研究光子晶体的带隙.