基于Dirichlet-to-Neumann映射方法计算二维光子晶体在布里渊区中心处的狄拉克点

光子晶体狄拉克点是光子晶体能带结构在布里渊区上形成具有线性色散关系的双锥形结构的交点.通常狄拉克点出现在布里渊区的边界上,近年来研究发现光子晶体狄拉克点也可以出现在布里渊区的中心处,而此时的光子晶体具有非常独特的性能,可以被制造成零折射率材料.利用Dirichlet-to-Neumann(DtN)映射方法计算二维光子晶体在布里渊区中心处的狄拉克点.固定圆柱的半径,改变圆柱介质的介电常数,通过寻找能带结构在布里渊区中心处的交点,来确定光子晶体在布里渊区中心处的狄拉克点.利用DtN映射方法只需在单元晶格的边界离散,使得在每一步计算中,求解的都是较小矩阵的线性特征值问题.最后数值算例验证了利用DtN映射方法来计算二维光子晶体在布里渊区中心处的狄拉克点是有效的.     

阻尼作用下双阱势氢键链中的包络暗孤子

利用多重尺度法,研究了弱阻尼作用下带有对称双阱势的氢键链中的波动行为,发现在０（ε）级阻尼作用下,原来在布里渊区中心和边界处的非传播孤子变为以群速度为λ传播的孤子,且其格波幅度和群速度都会随时间发生变化.同时由晶格动力学方程出发导出了耗散型的非线性Schrdinger方程,并对方程进行解析求解,结果表明：在０（ε）级阻尼作用下,对称双阱势氢键链中存在一种传播的包络暗孤子解.     

掺铁铌酸锂晶体中三维光子晶格的诱导及结构分析

笔者描述了一种使用振幅掩膜在自散焦光折变晶体掺铁铌酸锂中制作光诱导三维光子晶格的实验方法,并提供平面导波、布里渊区潜、远场衍射图样三种方式对晶格结构进行分析．此外,笔者对光强极弱的会聚光束在晶格中的传播行为进行研究并得到独特的衍射图样．这对二维微结构的制作与光在接中传播特性的研究是非常有意义的．     

简立方晶格 S态电子等能面的计算机模拟

利用紧束缚近似方法,在数学软件 MATLAB中绘制简立方晶格 S态电子在第一布里渊区的等能面.随着能量取值的增大,等能面的形状随之发生变化,越靠近布里渊区边界,变化越剧烈.由理论推知,晶格中的周期势场是影响等能面形状变化的主要因素.     

面心立方、体心立方晶格第一布里渊区的画法

本文通过先分解再组合的方法给出面心立方和体心立方晶格第一布里渊区的立体结构,即先确定出一个1/8倒格子晶胞空间对应的第一布里渊区,再将其与另外7个小倒格子晶胞的第一布里渊区空间进行组合,最终标识出完整的第一布里渊区结构。分别计算了其体积的大小,为同学们学习相关知识提供一个借鉴。     

第一性原理声子色散曲线计算误差评估——1维原子链模型

声子色散曲线的计算是研究固体材料晶格振动动力学的重要内容.由于边界条件的影响,声子频率的计算在布里渊区边界会产生一定误差.以1维原子链模型在简谐近似条件下的声子色散关系的解析解为参照,对第一性原理方法计算的声子色散曲线进行评估,重点考察布里渊区边界声子频率的误差,进而对色散关系、热力学参量等的计算误差进行分析.研究结果表明:基于密度泛函理论计算的晶格动力学具有较好的可信度.     

二维光子晶体不可约布里渊区及其能带结构的研究

在固体物理中,通常认为对于给定的晶格来说,晶体的不可约布里渊区（IBZ）是给定的,是不变化的.实际上,对于由同样的晶格构成的不同的晶体（晶体=晶格＋基元）而言,由于基元的对称性以及取向和配置等原因,使得晶体的对称性不同于晶格,此时,晶体的IBZ要发生变化.本文通过一个二维光子晶体的具体事例说明,随着基元取向的改变,IBZ也在随着变化.当晶体的对称性低于其晶格的对称性时,晶体的IBZ扩大为整个第一布里渊区.     

计及所有长程库仑作用一维双原子链晶格振动的色散关系

在简谐近似和周期性边界条件下,推导考虑所有原子长程库仑作用一维双原子链晶格振动的色散关系.分析讨论长程库仑作用对色散关系的影响,结果表明:随着长程库仑作用的增强,晶格振动模的频率不断减小、色散关系的频隙逐渐变窄直到消失,并且光学支渐渐深陷入声学支中,最终导致光学支在布里渊区中心的最高频率挪到极低频处.     

布拉菲晶格布里渊区及费米面的分析和计算

布里渊区和费米面是固体电子论建立的基础.在研究和分析晶体电子态、晶体材料中波的性质以及原子点阵振动理论中都会涉及到布里渊区的概念;费米面的研究对深化材料电导率、热导率等物理性质的认识提供了重要的理论基础.本文结合自由电子波函数理论描绘出二维晶格的布里渊区与相应的自由电子气费米面的构造图.由于晶体中离子实在平衡位置的微弱振动对实际费米面的构造及形状具有一定的影响,从自由电子的微扰论出发可以对真实金属费米面的畸变进行合理的理论解释.     

一维单原子链非线性振动的孤子解和呼吸子解

运用连续极限近似，求解一维单原子链的非线性振动方程，得到了一维单原子晶格振动的孤子解．在考虑三次非简谐势的情况下，一维单原子链晶格振动具有扭结孤子解，在考虑具有四次非简谐势的情况下，得到一维单原子链晶格振动具有呼吸子解。     

基于双斜坡法的光纤应变快速测量方法

为了提高基于布里渊散射的光纤应变测量的实时性,将仅根据两个工作点布里渊增益计算布里渊频移的双斜坡法用于光纤应变测量。介绍了双斜坡法的基本原理,基于仿真布里渊谱研究了左右两侧工作点选择对布里渊频移计算准确性的影响规律,确定了最佳的工作点。基于确定的最佳工作点和不同信噪比的布里渊谱,研究了信噪比对双斜坡法和最小二乘拟合法准确性的影响规律。结果表明,双斜坡法的两个工作点围绕光纤沿线布里渊频移的均值对称时误差最小;随两个工作点频率之差的增加布里渊频移误差先减小后增大。相似准确性下双斜坡法的布里渊谱测量时间仅为最小二乘拟合法的1/30左右,布里渊频移的计算时间仅约为后者的1/480。     

发展中的高温高压布里渊散射系统

介绍布里渊散射原理和布里渊散射光谱仪及在高温高压等极端条件下的原位布里渊散射实验测量系统的发展, 建立了国内首家高温高压原位布里渊散射测量系统, 并在该系统上完成部分工作.      

光CATV系统中提高受激布里渊阈值功率方法的研究

受激布里渊散射是限制光CATV传输系统入射功率从而限制系统传输 离的主要障碍,本文研究了光CATV传输系统中提高受激布里渊阈值功率的一种方法－非均匀掺杂光纤光,若光纤纤芯和包层参杂浓度沿传输方向变化,将导致布里渊频移发生变化,增益谱结构变化,最终影响受激布里渊阈值功率。本文分析了阈值功率与布里渊频移分布之间的数量关系,设计了渐增型,周期正弦型、正弦型,三角型和平方型5种沿光传输方向频移分布的方案,比较了它们提高SBS阈值功率的效果,数值计算表明,布里渊阈值功率可提高20dB,可将传输距离提高100km.     

用F-P标准具和ICCD探测水中的布里渊散射信号

用F-P标准具和增强型电荷耦合器件(ICCD)探测水中的布里渊散射信号,结合水中布里渊散射的应用给出实际的探测系统.通过实验分析表明:该系统提高了布里渊散射信号的信噪比;提高了探测深度和深度分辨率.     

朗之万函数与布里渊函数的一些近似公式的推导

朗之万函数与布里渊函数在固体物理学和统计力学中是两个非常重要的函数,但多数文章只是直接给出了朗之万函数与布里渊函数的一些近似公式,并没有对其进行推导,本文导出了朗之万函数与布里渊函数的一些近似公式,使广大初学者对这两个函数有一个全面的认识。     

受激布里渊散射慢光系统中强度调制器的应用研究

基于Mach-Zehnder干涉式的强度调制器具有移频特性,用于受激布里渊散射的慢光系统可以用来产生具有布里渊频移的信号光.理论和实验分析了M-Z干涉式电光强度调制器的频移特性.受激布里渊散射慢光实验中利用12.5 Gbit/s的电光强度调制器产生了相对于泵浦光具有9.394 GHz布里渊频移,脉宽为50 ns的信号光.在泵浦功率20 mW的情况下,该脉冲在2.5 km长的高非线性光纤中获得了32 dB的非饱和增益,脉冲延迟了25 ns.     

基于布里渊放大结构的分布式光纤温度传感技术的研究

阐述了一种基于布里渊放大结构的分布式光纤温度传感技术,该技术利用了光纤中布里渊频移与温度的依赖关系。本文从传感光纤的结构特点和材料的物性系数出发,在理论上证明了光纤温度与布里渊频移量之间存在线性关系。基于此传感技术建立了一实验系统。测试数据证明了理论分析的正确性。     

脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的瞬态解析方法

为了解决空间分辨率和频率测量精度之间的矛盾,将脉冲预泵浦的概念引入瑞利布里渊光时域分析系统,建立了运用瞬态受激布里渊散射耦合波方程组描述该系统的数学模型。采用时域有限差分法求解了瞬态受激布里渊散射耦合波方程,仿真拟合了常微分方程组的时域幅值解,并实验验证了脉冲预泵浦瑞利布里渊光时域分析系统散射光功率谱和理论的一致性。结果表明,传感脉冲光、瑞利散射光和声波场三波幅值拟合方程的均方根误差可达0.003 097、0.005 717和0.020 75,沿光纤长度该系统功率谱呈现出携带布里渊信息的瑞利散射特性,可实现光纤温度和应变的传感检测。     

双包层As2Se3硫化物光子晶体光纤受激布里渊散射慢光

研究了双包层As₂Se₃硫化物光子晶体光纤内、外包层结构对受激布里渊散射慢光特性的影响.在分析双包层As₂Se₃硫化物光子晶体光纤结构对布里渊增益谱的影响时,考虑了声场的高阶模式.研究结果表明,内包层占空比的变化对慢光特性影响较大,随内包层占空比的增加,布里渊增益谱的主峰逐渐降低,第二个峰值逐渐上升,时间延迟量增加,布里渊增益的变化趋势与其相似.但这些特性受外包层占空比的变化影响较小,布里渊增益谱的第二个峰值略微上升,而时间延迟及增益变化很小.因此双包层As₂Se₃硫化物光子晶体光纤的慢光特性受内包层占空比影响较大.而与内包层相比,这些特性受外包层占空比的影响较小.     

关于石英单模光纤受激布里渊散射门限功率的讨论

本文探讨各种石英单模光纤的受激布里渊散射门限功率 ,论述影响门限功率的各种因素 ,特别是有效芯区面积 .指出一般的有效芯区面积不应当用模场直径计算 .发现由于受激布里渊散射增益和模场分布不同 ,色散位移光纤与常规单模光纤的受激布里渊散射门限功率相差无几 ,因此可以放心地在超长距离传输系统中应用色散位移类单模光纤