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.     

二维液晶环型光子晶体的可调完全带隙

利用平面波展开法研究了二维三角晶格液晶环型光子晶体的完全带隙的动态可调节性.数值模拟结果表明:环中所填充的5CB液晶指向矢的旋转角从0°到90°改变,二维环型光子晶体一直出现完全带隙,并且完全带隙随着液晶指向矢的旋转角的变化可以实现动态可调.分析完全带隙可调范围与二维液晶环型光子晶体的结构参数(液晶环内/外径、基底材料的折射率、液晶正常/反常折射率、内介质柱折射率)的变化关系.     

光子晶体光纤在通信网络中的应用分析

光子晶体与光子晶体光纤以其非同一般的特性,在通信系统中将得以广泛应用。本文结合光子晶体光纤的特性,分析了光子晶体光纤在通信网络中的应用价值及应用前景。     

近红外光区一维光子晶体高反射镜的设计

研究设计了适用于近红外光区(1 000～2 000nm)且具有异质结构的一维光子晶体宽禁带高反射镜.选取TiO2和SiO2两种常见材料构造一维光子晶体的异质结构,采用传输矩阵的方法计算光子晶体的反射率;并通过数值模拟分析横磁波(TM)和横电波(TE)从空气介质中入射时光子晶体的反射谱.结果表明:设计的具有异质结构的一维光子晶体对TM波在0°～20°和TE波在0°～25°均有较高的反射率(大于0.999 98).设计的宽禁带高反射镜是为了适应可调红外气体激光器和半导体红外可调器谐振腔激光技术发展的需要,也可代替带宽窄、反射率低的传统反射镜应用于各种近红外光谱仪.     

光子晶体的物理特性及其应用

光子晶体材料是一种由不同电介质周期性分布而形成的人工材料,在自然界中存在较少。光子晶体具有光子禁带,对光具有局域作用,可用于制造高品质光纤、高功率激光器、带阻滤波器、高效率天线等,应用前景非常诱人,但现在大规模进入民用还有许多关键技术等待人们去解决。     

椭圆芯光子晶体光纤的传导模式

应用全矢量模型,根据对称性分析,按照最小波导扇面及相应的边界条件,对椭圆芯光子晶体光纤中的模式进行了分类,给出了光纤中基模和高阶模的矢量场分布及场强分布图,并以带状介质波导对椭圆芯PCF中的模式类比来命名.椭圆芯PCF中的模式均为非简并的,导模的场分布反映波导结构对称性.     

一维光子晶体的吸收特性与电场分布

考虑一维光子晶体的吸收特性与电场分布,分析了吸收介质和激活介质缺陷对光子晶体吸收率的影响,并分别计算了有缺陷和无缺陷时的电场分布.     

SiO2纳米粒子制备及自组装光学性能

运用溶胶一凝胶法制备了不同粒径单分散SiO2纳米微球,垂直沉积法制备了SiO2三维光子晶体薄膜．通过SEM研究了SiO2光子晶体的微观结构,探讨了薄膜内裂痕形成原因与克服办法．通过分光光度计测定了光子晶体的带隙位置,与理论计算相吻合．光子晶体带隙随着SiO2微球粒径增加带隙红移．     

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。     

具有零相移传输性质的超材料研究

零相移传输材料可以实现光波在数百波长传播而不引起相位变化,从而减弱了波的频谱色散问题,提高了波导间的耦合效率,因而成为光功能材料研究的热点.结合本课题组的研究工作,本文从理论和实验研究两方面对零相移传输超材料的最新进展和研究热点进行了全面地总结和评述,根据相位调制机理不同对各种零相移超材料进行了分类和归纳,进一步客观分析了各种实现方法的优、缺点及目前研究中存在的问题,并展望其未来发展方向.相关研究对拓展零相移基础物理学研究和光学器件设计具有重要意义.