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。     

电介质和磁介质光子晶体光学特性分析

从电磁场麦克斯韦方程组出发,将光子晶体的电磁场分析问题归结为求解电磁本征函数问题,明确求解光子晶体遵循的物理原理和数学方法.针对由电介质构成的光子晶体,分析该光子晶体周期结构下TE和TM入射光波的带隙特性和缺陷结构下的能量集聚特性,计算结果表明,光子晶体的频带特性与其几何结构紧密相关,通过改变光子晶体尺寸,可使其获得良好的带隙特性.针对磁介质构成的光子晶体,分析磁性光子晶体的频率特性,计算结果表明,磁性光子晶体具有和电介质光子晶体相似的光学性质,也具有频率禁带特性,其与入射波性质、光子晶体几何尺寸、磁介质参数紧密相关.     

光子的旋量波动方程

给出自由和非自由光子的旋量波动方程及光子自旋算符与自旋波函数.通过计算光子的螺旋度,证明存在左旋和右旋光子.由单光子自旋波函数得到两光子或多光子的自旋波函数,并给出多光子的自旋纠缠态.     

晶体中声子和光子的区别与联系

对光子和声子的特点、光子和声子产生的机制、晶体中光子和电子相互作用规律及声子与电子相互作用规律,进行了全面的类比区别.并且利用晶体中光子和声子相互作用的规律,阐明了光子和声子的联系.     

PAAm/TiO_2一维光子晶体的制备

采用层层旋涂的方法制备了PAAm(聚丙烯酰胺)/TiO2一维光子晶体。利用扫描电子显微镜和紫外-可见反射光谱对一维光子晶体层层沉积的结构、表面形貌和光子禁带进行了表征,并研究了成膜参数与光子禁带的关系。结果表明,通过调控旋涂速度或者PAAm溶液浓度,可以制备出具有不同光子禁带的PAAm/TiO2一维光子晶体,且光子禁带随旋涂速度的增大线性蓝移,随PAAm溶液浓度的增大线性红移。因此,通过调控成膜参数,可以有效的调控一维光子晶体的光子禁带,所制备的一维光子晶体在环境监测、化学及生物传感器等方面有着潜在的应用前景。     

一维光子晶体传输性能的分析

光子晶体具有不同介电常数的物质在空间周期性排列而成的人工微结构,是一种能承载电磁波传播的新型光学材料,具有光子带隙、抑制自发辐射、光子局域、偏振特性等性能.利用传输矩阵方法导出光波在一维光子晶体中传播的反射系数和透射系数,分析了不同参数对应的光子带隙,发现介质折射率对光子带隙有着明显的影响.     

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。     

光子微波信号的亚谐波产生技术

光子微波信号的频率变换技术在光子微波技术中具有重要意义。然而由于光子器件的相对不成熟以及光子自身的物理特性,光子微波信号在亚谐波产生方面还面临许多困难。本文对外光注入激光器的倍周期、全光反馈、光电混合反馈以及光纤锁模腔结构的光子微波信号亚谐波产生的典型方法和原理进行介绍,并对这些方案进行总结评述,探讨光子微波信号亚谐波产生的发展方向。     

一维变频光子晶体的透射特性

提出一种新的一维变频光子晶体,并给出其传输矩阵及电场分布表达式.在此基础上,计算一维变频光子晶体的透射率和电场分布,并研究变频函数、变频介质折射率、厚度、周期数及缺陷层对变频光子晶体透射率与电场分布的影响.结果表明,变频光子晶体比常规光子晶体的禁带更宽.     

光子分类研究及其在核磁共振技术中的应用

通过分析维纳（Ｏ．Ｗｉｅｎｅｒ）驻波实验,认为光子应分为电光子和磁光子．从定性、定量两个方面讨论了电光子和磁光子,分析了磁光子在核磁共振技术及其它现代技术中的应用．     

光子晶体光纤研究进展

光子晶体光纤(PCF)由于具有传统光纤无法比拟的奇异特性,因而吸引了学术界和产业界的广泛关注,在短短的十几年内取得了很大的进展.本文从光子晶体的概念、光子晶体光纤的分类和导光机制开始讨论,分别阐述了全内反射型和光子带隙型光子晶体光纤的特性及应用,并且介绍了国内外的一些研究新进展.     

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.     

一维光子晶体中的光场特性

通过给出任意角度入射光在一维光子晶体中传播的透射率、 反射率及场强分布解析式, 研究入射光为不同角频率时在光子晶体内部的场强分布, 及入射光角度、 光子晶体周期数和光子晶体光学厚度对场强分布的影响.     

光子晶体的研究

光子晶体是20世纪80年代末提出的新概念和新材料,这种材料是以光子为信息的载体的。光子晶体中存在着光子能隙,正是由于这种光子能隙的出现,产生许多新的物理现象,这种新的物理现象具有重大的理论价值。这篇文章简单介绍了光子晶体的历史,光子晶体的基本概念和主要特征,同时也给出了几种分析光子晶体的算法,并对光子晶体的应用前景进行展望,它引起人们广泛的关注。     

纳米碳光子晶体的研究进展

本文介绍了纳米碳一维(1D)光子晶体、二维(2D)光子晶体和三维(3D)光子晶体在理论和实验方面国内外的研究进展。重点评述了主要由C60和石墨构成的三类光子晶体的结构特点及带隙性质,并提出C60及其衍生物可能成为未来可见光、紫外线波段光子晶体的候选材料。     

一维光子晶体的电场分布特性

推导出任意角度的入射光在一维光子晶体中传播的电场分布公式,分析一维光子晶体的电场分布特性.数值分析表明,入射光角度、光子晶体介质层排列方式、缺陷层和缺陷层折射率均对一维光子晶体电场分布特性产生不同的影响.     

光子晶体光纤光栅谐振波长的特性研究

应用多极法理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的布喇格光栅特性进行了计算和仿真。对比研究了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布喇格光栅反射谱之间的差异,重点研究了光子晶体光纤的结构参数变化(间隙孔半径、层数)与光子晶体光纤光栅的谐振峰变化规律。当光子晶体光纤的间隙孔半径增大时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现蓝移;当光子晶体光纤的间隙孔径不变而层数增加时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现红移。     

二维光子晶体的能带分析

光子晶体是一种介电常数空间周期性变化、具有光子带隙结构,能控制光子传播状态的新型材料.根据横截面上介质柱构成的多边形边数n和数目m满足一定关系.介绍了三种二维光子晶体的结构.利用平面波展开法(PWE)计算并仿真了三种光子晶体的TE和TM偏振模式的禁带结构分布,得出了介质柱排列方式对禁带带隙的影响.为进一步光子晶体的实验制备和实际应用提供了理论依据.     

Monte Carlo方法研究光子在有界肿瘤组织中的分布

目的研究有界肿瘤组织中光子分布特性。方法通过建立光在有界肿瘤组织中传输模型,用蒙特卡罗方法模拟光子在有界生物组织的传输,与半无限大肿瘤组织中光子分布的特性对比,分析光子在有界肿瘤组织中的分布特性。结果肿瘤组织中光子能量密度分布在纵向和横向基本是按负指数规律变化,但沿纵向在入射表面附近有极值点,当取定较小边界范围时,光子能量密度增加,组织内的有效光子数下降。结论有界肿瘤组织光子能量密度沿纵向和横向变化规律与半无限大组织变化规律相似,肿瘤组织边界影响光子在生物组织的能量密度和有效光子数分布。     

脑颅骨对光子传输影响的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法构建了光子在脑组织中的传输模型,该模型比较了未开颅和开颅下光子在小鼠脑组织中的传播,通过获得的光子轨迹、光能流率和光吸收能量密度以分析颅骨对光子传输的影响．仿真结果表明：开颅下光子轨迹运动范围更广,约为未开颅下的2倍．光吸收能量密度和光能流率的分布总体上是梭形的,其径向分布范围约为未开颅下的2倍;在深度方向,开颅后由于生理盐水和脑脊液的吸收和散射相对于颅骨较弱,到达脑部(灰质和白质)的剩余光子数是未开颅时的约6.35倍,光子能够到达脑部更深处．