光子晶体势阱中的共振透射模

引入简单镜像对称的一维二元光子晶体结构模型,应用传输矩阵方法研究在该镜像对称的一维二元光子晶体结构模型两端加入高折射率介质时的光子带隙结构.结果表明,加入较高的折射率介质时,光子晶体原来的带隙结构中存在的窄的共振透射峰变宽,且随着势垒的不断增加,分裂的共振峰变得越来越细,中间的共振峰透过率一直保持在100%,而两侧的峰高则有所降低;当两端加入的介质折射率进一步提高,这时共振透射峰分裂为3个窄的共振透射峰,同时还在其他波长处出现多个窄的透射峰.这种带隙结构可以用来设计优异理想窄带滤波器.     

光子晶体光纤前向布里渊散射现象中的声波带隙特性

利用平面波展开方法,对光子晶体光纤的前向布里渊散射现象中的声波带隙特性进行了数值仿真.结果表明,对于较为常见的空气孔排列为六角密排结构、空气孔形状为圆形的实芯光子晶体光纤,只有当空气孔的填充率大于一定阈值时才出现较明显的XY模态声波的带隙,并且最低与次低带隙的上下边界均随空气孔的填充率的增大而下降.根据所得结果讨论了在这种类型的光子晶体光纤中空气孔的填充率对前向布里渊散射强度的影响.     

复介电缺陷对称一维三元光子晶体传输特性的研究

利用传输矩阵法,研究了具有复数电常数缺陷对称一维三元光子晶体的透射谱和增益特性.结果显示,无论加入奇数个还是偶数个缺陷,在第一禁带和第二禁带中分别出现了透射峰A和透射峰B.在缺陷层介电常数的虚部为负值时,缺陷模B表现出良好的增益效果;在缺陷层介电常数的虚部为正值时,缺陷模A表现出一定的增益特性,含6缺陷的增益效果比较明显.     

光子在密度呈正弦变化的一维“声子晶体”中的传播

强调了用声学方法可以获得密度呈正弦平方规律变化的声子晶体,指出了光子在这种声子晶体中的传播等同于电磁波在光子晶体中的传播．描写电磁波运动的麦克斯韦方程化为了熟知的Mathieu方程．数值分析表明,在参数（δ,ε）平面上出现了一系列稳定和不稳定区（禁带）．当参数｜ε｜→0时,这些不稳定区退化为一点,给出了禁带的中心频率,并用摄动法近似地求出了禁带宽度．结果表明,一阶和二阶不稳定区（禁带）宽度与介质的参数和入射光子频率有关．只需适当选择这些参数,就可以有效地调节光子晶体的带结构,并按需要得到不同性能的光子晶体．     

用于光通信的超窄带光子晶体滤波器的设计及特性研究

把G=3,N=3的Cantor序列一维光子晶体看作是由光学厚度均为λ0/4的两种介质按分形Cantor序列堆砌27层而成。用5层光学厚度0λ/5的第3种介质替换晶体中第10~15层的低折射率介质后,得到一种新结构的光子晶体。用传输矩阵法研究新结构光子晶体的能带特性,结果表明,新结构光子晶体有更宽的带隙,并在中心波长处出现了一个超窄透射窗口,透射率几乎为100%,当λ0=1 550 nm时,透射窗口的半高宽仅为0.2 nm。晶体的这一特性可用来制作超窄带光子晶体滤波器,在光通信和光学精密测量等技术中有一定的应用价值。     

周期数对多周期一维光子晶体透射谱的影响

用传输矩阵法研究多周期一维光子晶体（CgAlCm）n的透射谱,结果发现：在2 200 nm（频率-波长）位置出现一条宽的透射带,透射带两边对称分布着两组相同特点的透射峰,各组透射峰的条数均等于n-1条;随着周期数n的增大,宽透射带上端出现振荡,并产生数目与n-1值对应的振荡峰,随n的增大,两组透射峰数目分别随n-1值增加的同时宽度会越来狭窄;随着周期数g、m的增大,透射带和左右两侧的两组透射峰均向右移动,且透射带和透射峰会越来越窄;随着周期数l或g、l、m或g、l、m、n的增大,透射带和左右两侧的两组透射峰所分布的频率范围均扩大,并向长波（低频）方向移动,同时透射带上端的振荡加剧,振荡峰数目与各周期数有关,当移动和振荡到一种程度后,透射带与两侧透射峰合并成单组透射峰,而且当g、l、m、n同时增大时合并现象最明显。多周期一维光子晶体透射谱随周期数变化的这些特性,为光子晶体设计可调性多通道宽带、窄带光学滤波器件提供指导。     

二维函数光子晶体不同函数形式对带隙结构的调控

用平面波展开法研究二维函数光子晶体介质柱介电常数不同的线性函数形式对横电(TE)波和横磁(TM)波带结构的影响.数值计算结果表明:二维函数光子晶体比二维常规光子晶体的带隙更宽;通过变换介质柱介电常数不同的线性函数形式可使二维函数光子晶体的带隙个数、位置和宽度均发生变化,从而实现对二维函数光子晶体带隙的调节.     

二维函数光子晶体中的类Dirac点及带隙结构

设计一种二维函数光子晶体,该光子晶体仅需通过改变外加的光强分布或电场分布,即可改变其介质柱介电常数的函数形式,从而获得所需的带隙结构.选取不同介质柱半径及不同介电常数函数形式的二维函数光子晶体结构,通过数值计算得到类Dirac点和带隙结构,所得结论可为光学器件的设计提供理论依据.     

C4旋转对称光子晶体平板中的对称保护连续谱束缚态

在光子晶体平板中,连续谱束缚态关于C2和C6旋转对称的依赖性已经在数值上进行了广泛研究,但是缺少严格的理论分析过程,此外还缺少对C4旋转对称的研究,鉴于此,构建了系统分析连续谱束缚态关于所有旋转对称的依赖性的理论,并且重点研究了C4旋转对称的情况;首先,通过分析具有旋转对称的结构中麦克斯韦方程组特征解的性质,将连续谱束缚态的存在性问题转变为旋转矩阵的特征值是否与一个简单代数方程的解相同的问题;其次,给出了C4旋转对称的结构中连续谱束缚态存在时所对应的条件;然后,证明了破坏C4旋转对称保持C2旋转对称时,连续谱束缚态依然存在;最后,利用有限元软件FreeFEM进行了大量的数值验证;上述理论可适用于所有旋转对称的情况,深入揭示了旋转对称对连续谱束缚态存在的重要性,深入揭示了高阶旋转对称性与低阶旋转对称性之间的依赖关系,为连续谱束缚态的实际应用提供了理论指导。