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光子晶体中掺杂激活杂质的光增益研究

沈廷根 , 吴炳坚 , 明阳 , 盛勇 , 云团 , 马俊峰 , 焦蓬蓬

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2006.02.029

本文借助光子晶体中二能级原子的自发辐射理论说明缺陷态局域场存在的必然性以及局域场基本性质,为研究掺杂自发辐射的内在规律提供了理论依据, 在此基础上,将自发辐射理论与数值模拟相结合,在缺陷介质中掺入和未掺入激活杂质时, 数值模拟研究一维光子晶体的掺杂局域场特征以及受激辐射增强和透射率大于1现象与光子带隙边缘群速度异常和掺杂层复有效折射率负的虚部之间的内在规律,由此说明如在光子晶体的缺陷介质中掺入激活杂质,复有效折射率具有负的虚部,光子禁带中会出现品质因子非常高的杂质态,具有很大的态密度,这样便可实现自发辐射的增强,出现较强的受激辐射放大, 在带隙的边缘处,光子晶体的群速度较小或群速度异常,受激辐射放大最容易出现在靠近光子带隙的边缘.

关键词: 光子晶体 , 自发辐射 , 激活杂质 , 光增益

一维固-液声子晶体表面消逝波传播模式

朱宇光 , 云团 , 闵立清 , 胡维礼

人工晶体学报

为了研究一维固-液声子晶体,应用Bloch定理和边界条件解析推导出一维固-液声子晶体的表面消逝波传播模式存在条件的方程.在一定条件下,一维固-液声子晶体存在表面模式.对表面模式,声波位移场集中在半无限一维固-液声子晶体的表面,在背景材料和声子晶体内部声波衰减.在所有层中,一维固-液声子晶体的表面模式均具有消逝波性质的位移场.随后的数值研究证明了分析结果.

关键词: 声子晶体 , 表面模式 , 消逝波

确定一维声子晶体缺陷模的解析方法

杨仁付 , 云团

人工晶体学报

为了确定一维声子晶体缺陷模位置,本文从周期结构的布洛赫原理出发,通过解析方法推导出一维声子晶体缺陷模式所满足的条件及确定的方法.所得结果与其它数值方法进行比较,两者完全吻合.

关键词: 一维声子晶体 , 缺陷模 , 解析法

复合方形环近零折射率超材料的高增益特性研究

张艳荣 , 王纪俊 , 云团 , 徐雷钧 , 朱志盼 , 贡磊磊

人工晶体学报

设计了一种由4个方形环和4个金属片组成的复合方形环单元结构,并将其周期排列,形成了近零折射率超材料.该超材料的近零频段为6.17 GHz到6.26 GHz.将其置放在微带贴片天线正上方处,采用有限元法(FEM)和时域有限差分法(FDTD)对该超材料测试系统进行了仿真分析,两种方法的仿真结果吻合较好,证实了计算方法结果的有效性.结果表明,复合方形环近零折射率超材料有高增益高定向的特性,可以应用于天线中,提高增益.

关键词: 近零折射率超材料 , 增益 , 方向性 , 有限元

基于各向异性介质一维光子晶体缺陷模的偏振分束器

云团 , 辛立民

人工晶体学报

用各向异性介质和各向同性介质构造含缺陷的一维光子晶体,利用特征矩阵的方法计算s光和p光在垂直入射条件下的透射率.利用s光和p光缺陷模式的分离,可把该一维光子晶体制成在正入射条件下的偏振分束器件.该偏振分束器件具有很高的消光比和透射率,有望在未来的光子器件中发挥作用.

关键词: 一维光子晶体 , 特征矩阵法 , 偏振分束器

基于负折射率材料一维光子晶体可调节的频率和方向滤波器

王嘉宇 , 王永顺 , 管荷兰 , 云团

人工晶体学报

为实现可调节的频率和方向滤波器,设计基于负折射率材料含空气层缺陷的一维光子晶体.用特征矩阵的方法研究电磁波在此种结构中的透射系数.研究发现在零平均折射率带隙内存在缺陷模,在正入射条件下缺陷模位置通过改变空气层厚度来调节.对在零平均折射率带隙内某个频率的电磁波,有某个特定方向让其透射,该方向也可以通过改变空气层厚度来调节.研究结果为设计可调节的频率和方向滤波器提供了理论依据.

关键词: 一维光子晶体 , 负折射率材料 , 频率滤波器 , 方向滤波器

基于普通介质无缺陷一维光子晶体高Q值多通道滤波器

钟远聪 , 云团

人工晶体学报

设计用常规介质构成的无缺陷的一维光子晶体,用特征矩阵法研究光波在其中的传输特性.在消逝波和传输波相互耦合的传播模式条件下,对特定的入射角度,有多个分离的高Q值频道可以让光波传播.因此可以将该结构用作多通道高Q值频率滤波器.通道位置和数目可以通过入射角度和结构的周期数目进行调节.

关键词: 一维光子晶体 , 消逝波 , 多通道频率滤波器 , 特征矩阵法

利用光子隧穿效应实现高Q/V值微腔和光学双稳态

姜迎新 , 云团

人工晶体学报

利用光子隧穿效应设计一种高Q/V值小体积微腔.通过传输矩阵的方法研究该结构的光学传输性质.在光子隧穿传输模式下,该微腔具有一系列分离的传输模式,每个传输模式都具有较高的Q值.如果微腔由非线性材料构成,则会出现光学双稳态现象.微腔传输模式的级数越高,光学双稳态的阈值越低.研究结果为光学微腔的设计提供参考.

关键词: 光学微腔 , 光子隧穿效应 , 双稳态

掺杂光子晶体光纤的缺陷模增益谱与光孤子拉曼放大研究

沈廷根 , 郑浩 , 李正华 , 云团

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.06.017

本文研究在层状结构光子晶体光纤中引入多个缺陷区,制作出多芯的光子晶体光纤,在光子晶体光纤中增加的多个线缺陷形成波分复用技术的多个传输信道,在此基础上数值模拟研究在缺陷介质中掺入和未掺入激活杂质,光子晶体光纤的掺杂局域场特征以及受激辐射增强和透射率大于1现象与光子带隙内群速度异常和掺杂层复有效折射率负的虚部之间的内在规律,进一步研究发现在光子晶体光纤的各个线缺陷中掺入拉曼增益介质,得到光子晶体光纤拉曼放大规律.由于光子晶体光纤的各个信道间存在带隙,使得信道间信号串扰必然受到抑制,利用这些特性可以设计分布式高增益、极低噪声、宽带和有利于光集成的新型光子晶体光纤拉曼放大器,将它用于密集波分复用(DWDM)光通信系统.

关键词: 光子晶体光纤透射谱 , 信道间串扰 , 拉曼增益

基于一维光子晶体的Tamm态耦合实现可调双频滤波器

陈林坤 , 云团 , 朱娜 , 周骏

人工晶体学报

设计一个金属层-DBR-金属层的结构,研究两个相同光学Tamm态的耦合形成的耦合模式的特性.通过传输矩阵法,得出电磁波入射的透射谱.透射谱上有一对间距很小的孪生耦合透射峰.基于这对耦合模式可以实现可调双频窄带滤波器,其通带的位置和间距可以通过改变中间层的一维光子晶体的层数或者改变入射波的入射角度来调节.

关键词: 光子晶体 , 光学Tamm态 , 耦合 , 双频滤波器

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