光子晶体反射特性的仿真及应用

光子晶体在光学器件集成和小型化中起着重要的作用，但对光子晶体光学特性的研究还主要在理论阶段。光学仿真是光子晶体理论阶段研究最常用的方法。文章对一维光子晶体进行了建模，对部分特性进行了仿真。并尝试将其应用于光通信系统，对光通信系统作出改进以适用于现代光通信中对系统小型化和集成化的要求。     

光子晶体光纤的特性与研究现状

光子晶体光纤(PCF)具有独特的光学特性和灵活的设计,在光通信等领域具有广阔的应用前景。文阐述了PCF的一些独特光学性质,总结了光子晶体光纤的研究成果。     

光子晶体的能带理论

光子晶体具有光子能带,并且光子能带可能存在光子禁带。我们通过运用光子晶体的能带和禁带理论.就能够控制光在晶体中的传播。光子晶体对光子有着特殊的物理性质,它在光传输和光学器件有着广泛的用途。本文主要概述了光子晶体的概念、能带理论、性质,及光子晶体和半导体的区别和联系。     

光子晶体光纤及其非线性功能器件特性

光子晶体光纤作为一种新型的通讯材料,由于其独特的性质在光通信中具有广阔的应用前景。本文介绍了光子晶体光纤（PCF）的分类以及工作原理,重点讨论了有关光子晶体光纤中高非线性的实现以及基于光子晶体光纤非线性的功能器件特性及其应用。     

光子晶体光纤及其研究现状

光子晶体光纤(PCF)具有独特的光学特性和灵活的设计,在光通信等领域具有广阔的应用前景.本文介绍了PCF的概念、导光原理、分类以及数值计算方法.总结了光子晶体光纤的研究成果.     

基于提高MEMS器件光取出率的环形光子晶体结构设计

光子晶体在通信、激光以及光子集成等方面有着广泛的应用前景。然而,由于传统圆形光子晶体微腔是一种形成偏振的结构,不能高效兼顾TE和TM电磁波,使其应用受到了限制。微机电系统MEMS由于其微小尺寸的限制,较难提高涉及到光学器件的光取出率。因此我们将光子晶体和光学微机电系统器件相结合,运用FDTD的方法,设计了一种无偏振环形光子晶体的结构,能够兼顾TE和TM电磁波,提高器件光取出率。经过结构优化,当环形光子晶体的周期在a=560 nm、内半径r=249 nm、外半径R=271 nm以及厚度d=410 nm时,发现在波长1 310 nm处存在光子禁带。成功实现了光子晶体表面在低损通信信道的共振,从理论上扩展了光学MEMS器件的应用范围。     

光子晶体光纤光栅在传感器系统中应用研究

光子晶体光纤光栅是一种新型的无源器件,可广泛用于光纤通信系统、光脉冲压缩、传感器及滤波装置中.采用耦合模理论对光脉冲在光子晶体光纤光栅中传播进行分析,给出光子晶体光纤光栅的制作方案,提出了光子晶体光纤光栅在压力传感器、折射率传感器、应变传感器和射流传感器等方面的具体应用.光子晶体光纤光栅对温度的敏感性比传统单模光纤传感器要低2至3个数量级,光子晶体光纤光栅传感器系统不需要温度补偿,传感器系统更为简洁而具备充分的优越性.     

微加工中几何尺度对太赫兹光子晶体传输性质的影响

太赫兹(THz)光子晶体的研究在近些年得到快速发展,对其传输性质和相关功能器件的研究都有广泛报道,但现有研究很少从器件微加工和实验要求出发讨论器件的结构设计问题.通过数值模拟,明确了THz波段光子晶体基本几何参数的尺寸范围,重点分析了器件高度和传播方向上周期性单元个数对THz波传输性能的影响.研究结果表明,光子晶体的通带透过率随着光子晶体柱或孔高度增加而显著增加,保证柱或孔高度大于入射光波长是THz光子晶体加工中的一个重要要求;光子晶体沿传播方向行数越多,光子禁带内的透过率就越低,消光比越高,通带边沿就越陡峭,但通带的透过率会随着器件长度增加而下降,设计器件时需要折中考虑这两个因素的相互制约关系,确定最佳器件尺寸.研究结果为THz光子晶体的器件结构设计和微加工工艺设计提供理论指导.     

光子晶体微腔研究进展

综述了最近光子晶体微腔研究方面的新进展，主要介绍了三种效果显著，代表性强的新方法：局域场微调法、辐射能量再循环法和模式匹配法．这些方法都能够显著地提高光子晶体微腔滤波器的品质因子，并对这一类型光子晶体器件的设计有相当的指导意义。     

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。     

分析TE模式入射角对光子晶体禁带特性的影响

利用光学传输矩阵方法,分析了TE模式光波的入射角度分别与禁带宽度、光子带隙起始波长的关系,通过优化计算得到了一系列特殊带隙结构的光子晶体,揭示了光子晶体的带隙变化规律,对不同禁带范围的要求选取恰当参数来制备所需要的光子晶体提供了理论依据。     

Large-scale synthesis of a silicon photonic crystal with a complete three-dimensional bandgap near 1.5 micrometres

Photonic technology, using light instead of electrons as the information carrier, is increasingly replacing electronics in communication and information management systems. Microscopic light manipulation, for this purpose, is achievable through photonic bandgap materials, a special class of photonic crystals in which three-dimensional, periodic dielectric constant variations controllably prohibit electromagnetic propagation throughout a specified frequency band. This can result in the localization of photons, thus providing a mechanism for controlling and inhibiting spontaneous light emission that can be exploited for photonic device fabrication. In fact, carefully engineered line defects could act as waveguides connecting photonic devices in all-optical microchips, and infiltration of the photonic material with suitable liquid crystals might produce photonic bandgap structures (and hence light-flow patterns) fully tunable by an externally applied voltage. However, the realization of this technology requires a strategy for the efficient synthesis of high-quality, large-scale photonic crystals with photonic bandgaps at micrometre and sub-micrometre wavelengths, and with rationally designed line and point defects for optical circuitry. Here we describe single crystals of silicon inverse opal with a complete three-dimensional photonic bandgap centred on 1.46 microm, produced by growing silicon inside the voids of an opal template of dose-packed silica spheres that are connected by small 'necks' formed during sintering, followed by removal of the silica template. The synthesis method is simple and inexpensive, yielding photonic crystals of pure silicon that are easily integrated with existing silicon-based microelectronics.     

新型一维线性函数光子晶体电场分布

研究一维线性函数光子晶体的透射特性,分析不同周期数和光学厚度对电场分布的影响,得到一些不同于常规光子晶体结论,当介质层B和A折射率分布函数为线性增加时,线性函数光子晶体透射率可以远大于1;随着周期数N的增加,其电场强度最大值明显增加,通过改变周期数N就能改变光在函数光子晶体中的电场强度的放大倍数.该结论为光子晶体的制备和应用提供了理论方法和思路.     

光子晶体在卡塞格伦光学天线中的应用

光子晶体是一种介电常数在空间周期变化的人造晶体,其最基本的特征是具有光子禁带,是一种新兴的光学材料,其优异的光学特性适应了光学天线发展的需求。文中在介绍了光子晶体的结构、特性及其主要的理论研究方法的基础上,针对光学天线小型化的趋势,介绍了光子晶体的带隙特性给光学天线在分束、滤波、准直方面性能改善提供的便利,最后着重阐述了光子晶体器件在卡塞格伦光学天线中的应用。     

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。     

用转移矩阵方法计算一维光子晶体的禁带结构

该文提出了一种利用转移矩阵来计算一维光子晶体的光子禁带结构的新方法．利用此方法计算了不同介电常量、不同几何结构的晶体的禁带特征，并讨论了掺杂后的一维光子晶体光子禁带的变化情况．     

SiO2/ZnO 三维光子晶体的制备及光学性质

采用垂直沉积法制备了三维SiO2光子晶体模板。以醋酸锌为前躯体,成功制备了SiO2/ZnO三维复合光子晶体。扫描电子显微镜测试结果表明SiO2和SiO2/ZnO光子晶体均为面心立方结构排列。光学测试表明SiO2和SiO2/ZnO周期性阵列均在[111]方向出现了光子带隙。当具有较高折射率的ZnO材料包覆后,SiO2/ZnO 光子晶体[111]方向光子带隙的中心波长发生红移,光子晶体基元材料的有效折射率有所增加。同时,光子晶体的光学性质与样品内部的缺陷态密度密切相关。     

厚度递变结构一维光子晶体的缺陷模研究

光子晶体的许多应用与缺陷模相关,研究缺陷模可为光子器件的设计提供参考.利用传输矩阵法,研究了光波在包含掺杂缺陷的厚度渐变准周期结构一维光子晶体中的传播规律,分析了缺陷层的位置和光学厚度对缺陷模的影响.结果表明,在准周期结构光子晶体引入缺陷,光子晶体禁带中也产生了缺陷模;随着掺杂缺陷层位置和光学厚度的变化,缺陷模的位置和共振透射峰也随之变化.     

镜像对称的光子晶体透射带特性

通过传输矩阵方法计算了镜像对称光子晶体的带隙结构,结果表明该结构具有优越的窄带滤波性能.如果在该光子晶体两端均加入较高的折射率介质,构成夹心"三明治"结构,这时的光子晶体透射带结构出现多通道滤波特性;当两端加入不同的较高折射率介质但其光学厚度仍保持为基本结构单元的光学厚度时,得到宽度为50~2500 nm大范围的低透射区,其具有宽带阻波作用;当两端加入的不同高折射率介质但光学厚度变为基本光学厚度的两倍时,则得到在中心波长处出现非常窄的完全透射峰,这种带隙结构可用来设计优异理想窄带滤波器.