二维磁极化子的基态能量

本文研究晶体中通过形势二维磁极化子的性质,采用线性组合算符法和变分法导出了二维电子与表面光学声子和表面声学声子弱耦合二维磁极化子的基态能量。     

二维磁极化子的基态能量

本文研究晶体中通过形变势二维磁极化子的性质,采用线性组合算符法和变分法导出了二维电子与表面光学（ＳＯ）声子和表面声学（ＳＡ）声子弱耦合二维磁极化子的基态能量。     

基于多重散射理论的二维声子晶体带结构计算

二维固体结构声子晶体如平板、板壳在结构材料的减振、降噪方面有广泛的应用,研究二维固体结构声子晶体的禁带特性,对减振、降噪结构材料及声学滤波器的设计有重要的理论指导意义.用声子晶体带结构计算的多重散射理论,计算了二维碳一环氧树脂声子晶体的能带结构.结果表明,将波速较大的碳柱体按正方形周期排列放入到波速较小的环氧树脂中,在布里渊区两个主要方向上出现了完全禁带.     

极性晶体中表面磁极化子研究进展(Ⅱ)

本文综述了我们近年来在极性晶体表面磁极化子性质方面的部分工作。第二节从磁场中表面极化子一声子系的哈密顿量出发,用线性组合算符方法研究强耦合表面磁极化子的温度效应。第三节中用线性组合算符法讨论了与表面光学声子耦合强,与体纵光学声子耦合弱的表面磁极化子的温度特性,研究了表面磁极化子的振动频率和诱生势的温度依赖性。第四节用线性组合算符和拉格朗日乘子法研究了二维非极性晶体通过形变势与声学声子强、弱耦合的表面磁极化子的性质。     

二维函数光子晶体波导带隙和电场分布的调制

在二维函数光子晶体波导中, 研究介质柱介电常数对带隙结构的调制, 以及波导中加入点缺陷时, 点缺陷介质柱介电常数对电场分布和光传播方向的调制. 结果表明： 当二维函数光子晶体波导中不含点缺陷时, 改变波导中介质柱介电常数的参数b和k值, 可调节波导的禁带数目、 禁带位置、 缺陷模的数目和位置;  当二维函数光子晶体波导中含点缺陷时, 改变点缺陷介质柱介电常数的参数b和k值, 可改变电场分布和光的传播方向.       

点缺陷对波导的电场分布的调制

在二维函数光子晶体研究的基础上,进一步研究二维常规光子晶体波导中加入点缺陷介质柱时,二维光子晶体波导的带隙结构与电场分布情况.其中点缺陷介质柱介电常数是空间坐标的函数,其函数形式为εr=kr+b,参数k和b的变化可以通过光学Kerr效应或电光效应来实现.结果表明,通过改变点缺陷介质柱介电常数的参数k和b以及点缺陷半径ra,可以调节光的传播方向和光场分布,从而可以控制光在波导中传播方向.因此当含点缺陷时,二维常规光子晶体波导的光场分布和光的传播方向具有可调性.这些理论为光学器件的设计提供有价值的新的设计思路.     

平移群对称性对声子带隙的调节作用

元胞的平面波展开法,计算了由水正四棱柱体按正方格子排列于水银基体中所组成的声子晶体的带结构。通过只旋转对角的方柱体来改变声子晶体的平移群对称性,结果发现,具有很好的调节声学带隙的作用。本文工作表明,声子晶体的平移群对称性对于其带隙的形成具有重要影响,同时,超元胞方法也是研究声子晶体平移群对称性影响声子带隙形成的一种有效方法。     

二维声子晶体板的声波能带结构

采用基于超元胞的平面波展开法研究了二维声子晶体板的声波能带结构,分析了二维声子晶体板的几何参数(板的厚度,圆柱体的半径和高)对声波能带的影响.研究结果表明：该声子晶体具有更优的带隙,带隙的调节机制更为简单,超元胞法是研究这一类声子晶体能带结构的一种有效方法.     

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.     

声子晶体滤波特性研究

声子晶体的滤波特性引起了科技工作者的广泛关注.在二维三组元局域共振声子晶体中,通过引入两种不同填充率的共振单元分别位于规则的六角形的角顶和中心构成的缺陷态波导结构,以此为基础构建声子晶体相应的实验模型,然后基于Comsol仿真平台,模拟特定频率的声波激励声子晶体过程,计算声子晶体幅频响应函数。仿真结果表明,声子晶体可以方便设计出新型的高效、声滤波器。     

Nd~(3 ):YAG球的声子模谱结构与腔效应

利用黄昆方程从理论上分析了在球形激光 Nd3 :YAG晶体腔中构成的声子场模谱结构相对体材料在性质和数量上的变化 ,并利用 RENISHAW 2 0 0 0型共焦显微喇曼光谱仪实测了 Nd3 :YAG晶体球的喇曼光谱 ,发现喇曼位移在 5 0～ 15 0 cm- 1 的范围内 ,明显存在声子场腔效应现象 .根据理论计算结果和实验结果论证了腔量子声学效应存在的可能性 .     

二维椭圆柱散射体声子晶体带结构的计算

采用平面波展开法数值计算了二维椭圆柱散射体声子晶体的带结构,并与圆柱散射体声子晶体的带结构进行比较,发现利用椭圆柱散射体可以获得较大的声子带隙.     

二维非极性晶体中的声学激子

本文研究二维非极性晶体中通过形变势与声学声子强耦合激子的性质,采用线性组合算了表拉格朗日乘子法,导出了强耦合情形下非极性晶体中表面激子的有效哈密顿量,得到符和面激子的重正化质量。     

Nd^3＋：YAG球的声子模谱结构与腔效应

利用黄昆方程从理论上分析了在球形激光Nd^3 ,YAG晶体腔中构成的声子场模谱结构相对体材料在性质和数量上的变化,并利用RENISHAW2000型共焦显微喇曼光谱仪实测了Nd^3 ,YAG晶体球的喇曼光谱,发现喇曼位移在50－150cm^-1的范围内,明显存在声子场腔效应现象,根据理论计算结果和实验结果论证了腔量子声学效应存在的可能性。     

二维粗锐结构声子晶体带结构的计算

提出二维粗锐结构声子晶体模型,采用平面波展开法数值计算了不同体积填充率下二维正方粗锐和圆粗锐结构声子晶体的带结构.计算结果表明,利用粗锐结构的散射体同样可获得较宽的完全带隙,正方粗锐和圆粗锐结构的声子晶体最大带隙分别出现在体积填充率为f=0.3136和f=0.3216处.     

分析材料参数对二维固/固声子晶体能带结构的影响

应用平面波展开法(PWE)分析了材料参数对二维固/固声子晶体能带结构的影响,发现散射体的剪切模量和密度是影响声子晶体能带结构的主要因素,杨氏模量对声子晶体能带结构的影响极小.当散射体的剪切模量小于基体时,声子晶体出现了多条带隙;反之声子晶体的带隙在填充率较大时出现,且与基体的剪切模量差值越大,声子晶体的带隙越宽.当散射体的密度小于基体时,只有在填充率较大时出现带隙且极窄;反之,声子晶体出现了多条带隙.继而采用钨、铍、碳、硅四种材料设计二维声子晶体,计算结果与上述推论颇为吻合,这为设计声子晶体在选材方面提供了理论依据.     

三维声子晶体带隙与散射体取向的关系

研究了散射体的取向对二组元三维声子晶体带结构的影响.应用平面波展开法计算了3种结构的三维声子晶体的带结构,结果表明：通过改变散射体的取向可以调节带隙大小,对于简立方和面心立方结构的声子晶体,最低带隙宽度随着散射体的旋转角的增加而减小,而对体心立方结构的声子晶体,最低带隙宽度随着散射体旋转角的增加而增加.     

声波在声子晶体中的Zener共振遂穿效应

应用转移矩阵方法,研究了由两个全同声子晶体构成的可调谐声学谐振腔中声波的共振遂穿效应,其遂穿过程类似于量子力学中的Zener共振遂穿效应.通过改变声波谐振腔的长度,研究了声子晶体的带隙中声波遂穿的动力学过程.结果表明:不同带隙具有不同的遂穿特征,遂穿频率随着谐振腔的增加呈周期性振荡变化的规律.     

二维非极性晶体中声学激子的性质

本文研究了二维非极性晶体中通过形变势与声学声子强、弱耦合激子的性质,采用线性组合算符和简单的么正变换,得到了强、弱耦合情形的非极性晶体中表面激子的有效哈密顿量、激子的自陷能和电子—空穴通过形变势与声子作用诱生的作用势表示为电子(空穴)一声子耦合参量α_1(α_2)的降幂级数,其首项为α_1(α_2)的一次方。     

一维三组元准周期结构声子晶体的透射性质

构造了一维三组元类Fibonacci、广义Fibonacci准周期结构声子晶体模型,研究弹性波在其中的传播和局域行为.对弹性波通过一维三组元复合结构声子晶体的透射系数进行数值计算,并与一维二组元复合结构声子晶体的透射系数作比较.结果表明:一维三组元准周期结构声子晶体可以获得比二组元复合结构声子晶体更宽的带隙,而且在带隙内有丰富的局域模式存在;三组元广义Fibonacci准周期结构声子晶体可用于弹性波/声波滤波器件的制作材料.