锗圆柱构造的二维光子晶体带隙结构分析

采用平面波展开法研究了由锗圆柱构成的Triangular格子、Kagome格子和Graphite格子二维光子晶体的带隙结构,发现Kagome格子和Graphite格子结构的光子晶体具有完全光子带隙,并得到了使完全带隙最大化的结构参数。数值计算结果表明,Graphite结构二维光子晶体在填充比从f=0.058到f=0.605连续变化的很大范围内都有完全带隙出现,在低能区出现了Δ=0.053(ωa/2πc)的较大带隙。为二维光子晶体材料的制备和应用提供理论依据。为二维光子晶体材料的制备和应用提供理论依据。     

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.     

二维椭圆柱长方晶格光子晶体带隙特性研究

研究以GaAs为背景介质周期性排列的椭圆孔柱构成的长方晶格光子晶体,发现在优化光子晶体几何参数的基础上,通过调控椭圆孔柱的相对介电常数可以使高频区域的能带从完全光子带隙向零带隙转变.     

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.     

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。     

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.     

介质阻挡放电中一维等离子体光子晶体及其带隙特性

在双水电极大气压氩气介质阻挡放电中获得了一维可调等离子体光子晶体.通过类似于量子力学Kronig-Penney模型求解周期势的方法,求解Maxwell方程得到了一维等离子光子晶体的色散关系.结合实验数据,理论模拟了晶格常数、等离子体与介质的厚度比、电子密度等不同参数对等离子体光子晶体带隙的影响.结果表明:等离子体光子晶体晶格常数的增大导致能级位置降低,相速度减小;在相同的晶格常数下,等离子体填充比增大时,带隙位置将略有上升且光子带隙数目增加;当电子密度大于1020 m-3时,等离子体光子晶体具有显著禁带宽度.     

光子晶体的理论研究及其应用

光子晶体是一种新型光学材料，其基本特征是具有光子频率带隙，频率落在带隙内的电磁波被禁止在光子晶体中传播。探讨光子晶体的基本特征和常用的理论研究方法对于光子晶体的应用前景是有益的。     

一维ZnO/MgF2光子晶体带隙的仿真研究

利用光学传输矩阵理论对一维ZnO/MgF₂光子晶体的光子带隙进行了研究。文中给出了一个由ZnO和MgF₂组成的一维光子晶体模型,并在此基础上详细讨论了光子晶体的周期数,对光子带隙的形状及震荡频率的影响,以及薄膜的厚度对光子带隙的带隙宽度、中心波长等的影响。讨论了在保持光子带隙的中心波长不变的情况下,通过改变两种薄膜的厚度使得带隙宽度达到最大值的条件,并且从物理机制上给出了相应的解释。当两种薄膜的折射率和厚度的乘积相等时,所获得的光子带隙最大,当这个乘积等于93 nm时,所获得的光子带隙的中心波长在385.05 nm处,带隙宽度为138.7 nm。     

二维光子晶体完全光子带隙的优化设计

应用平面波展开法推导二维光子晶体横磁场模式和横电场模式主方程,得到两种模式下的二维光子晶体完全带隙,并研究二维光子晶体完全带隙宽度及中心频率位置随填充比和背景介质介电常数的变化规律,从而实现二维光子晶体完全光子带隙的优化.     

调控EIT气体折射率实现对布儒斯特角的控制

提出了电磁感应透明(EIT)介质的一个新的相干操纵应用:控制电磁感应透明气体折射率实现对布儒斯特角的调控。将一定密度的EIT原子气体充入2块玻璃材料中,计算表明光从玻璃入射EIT原子气体的布儒斯特角随外控制场而变。通过改变控制光的拉比频率等场外参数即可达到对布儒斯特角的调控。     

基于电磁感应透明的二维可控光子晶体分功率器

设计一种通过改变控制光的拉比频率来调节分束比的光子晶体可控分功率器.采用平面波展开法和时域有限差分法研究了填充一定密度的电磁感应透明(EIT)原子气体的二维圆柱形光子晶体功率分束器分束比的可控特性.数值模拟结果表明:通过改变控制光的拉比频率,对归一化频率位于0.349 9～0.350 2 ωe(ωe＝2πc/a)范围内的TM偏振入射光,实现了分束比从填充EIT气体前的1∶0∶0到填充EIT气体后1∶5∶0和1∶2∶7的人工调节.这种基于电磁感应透明的可控光子晶体分功率器在一定程度上降低了操作难度和工艺要求,具有更强的操作性和更高的实用价值.     

Electromagnetically induced transparency with tunable single-photon pulses

Techniques to facilitate controlled interactions between single photons and atoms are now being actively explored. These techniques are important for the practical realization of quantum networks, in which multiple memory nodes that utilize atoms for generation, storage and processing of quantum states are connected by single-photon transmission in optical fibres. One promising avenue for the realization of quantum networks involves the manipulation of quantum pulses of light in optically dense atomic ensembles using electromagnetically induced transparency (EIT, refs 8, 9). EIT is a coherent control technique that is widely used for controlling the propagation of classical, multi-photon light pulses in applications such as efficient nonlinear optics. Here we demonstrate the use of EIT for the controllable generation, transmission and storage of single photons with tunable frequency, timing and bandwidth. We study the interaction of single photons produced in a 'source' ensemble of 87Rb atoms at room temperature with another 'target' ensemble. This allows us to simultaneously probe the spectral and quantum statistical properties of narrow-bandwidth single-photon pulses, revealing that their quantum nature is preserved under EIT propagation and storage. We measure the time delay associated with the reduced group velocity of the single-photon pulses and report observations of their storage and retrieval.     

二维旋转复式晶格光子晶体绝对带隙的研究

设计一种二维旋转复式晶格光子晶体,利用平面波展开方法计算其带隙结构.结果表明,通过优化参量,该结构具有较大的绝对光子禁带,带隙宽度为0.08538(ωa/2πc),禁带宽度与中心频率比值达到17.91%.相对于其它光子晶体结构,该结构更容易产生绝对带隙.     

一维光子晶体带隙结构研究

光子晶体材料的介电常数在空间中呈周期分布，这种材料存在光子带隙，引入缺陷对光有局域效应，为更好地控制光和利用光提供了新的方法。文章利用传输矩阵法计算了一维光子晶体不同结构的带隙特征，计算表明光子带隙的宽度受到材料介电常数及介质层厚度的影响。随材料介电常数及介质层厚度的增加，光子带隙宽度存在一个极大值，对于确定材料构成的光子晶体，两介质等厚时带隙最宽。     

热原子系综中双暗共振及亚多普勒吸收谱的实现

分别通过实验和数值模拟给出了在四能级倒Y模型原子系统中的双窗口电磁感应透明现象. 结果表明,    通过调解2个耦合场的失谐可控制透明窗口的位置. 双窗口电磁感应透明现象的物理本质是由于2个耦合场同时作用于原子系统中而形成的双暗共振,   同时双暗共振间的相互作用将探测场在目标频率处的吸收谱线压窄, 并在实验上得到频谱宽度（半高宽）约为30 MHz的探测场共振吸收谱线.     

光子带隙结构用于改善功率放大器的性能

利用一种渐变尺寸的光子带隙结构的带阻特性，来抑制功率放大器输出端的二次谐波分量，通过减小消耗在二次谐波分量上的能量来提高功率放大器的输出性能。为了尽量减小PBG结构对功率放大器基频分量的影响，对所选择的PBG结构的尺寸参数进行了优化。通过实验分析证明了优化后的PBG结构可以在很宽的频段内（6.9-7.5GHz)有效地改善功率放大器的输出特性。     

RLC电路中类电磁感应透明现象的实验研究

RLC电路可以用来模拟原子系统中的电磁感应透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)现象.在电容耦合RLC电路中,通过改变外部信号源的频率,测量了传输到第一个RLC回路的功率随信号频率的变化关系,观察到了由于经典干涉导致的类EIT现象.用两网孔电路模拟了A型原子系统,研究了耦合强度和失谐对类EIT信号的影响；用三网孔电路模拟了倒Y型和N型原子系统,研究了失谐对类EIT信号的影响.     

激光脉冲在等离子体光栅中的传输特性研究

用一维粒子模拟程序研究了激光脉冲在等离子体光栅中的传输特性.结果表明,初始等离子体密度,激光强度和频率共同影响激光脉冲在等离子体光栅中的传输.可以观察到脉冲减速和脉冲展宽效应,以及传输和定域类孤子结构的图像.等离子体光栅存在着光子带隙结构,并且在带隙附近有明显的禁带反射.当激光强度提高时,禁带向低频方向移动.在一定频率下,低密度等离子体光栅中会产生传输的类孤子结构.等离子体密度较大时,电磁场更容易被俘获在光栅中,从而产生定域的类孤子结构.