镜像对称的光子晶体透射带特性

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光子晶体的特征

光子晶体的特征光子晶体是一种具有周期性介电常数或折射率的光学材料，其特点是在某些频率范围内产生布拉格反射，形成光子带隙。

这种材料结构的存在使得它在光学传输、光纤通信、光学传感、太阳能电池等领域都有广泛的应用。

1. 呈周期性结构光子晶体的具有周期性的介电常数或折射率，呈现出周期性结构。

这种结构的存在使得光子晶体在特定频率范围内的光子带隙形成，产生高效的布拉格反射。

这种特殊的反射现象使得光子晶体在光学传输、光纤通信、光学传感等领域都有广泛的应用。

2. 光子晶体的色散特性光子晶体可以通过改变其周期性结构来调节其色散特性。

因此，光子晶体可以作为光学器件中的色散补偿器使用。

这种特性使得光子晶体在光学通信、激光器等领域有广泛的应用。

3. 具有高度选择性光子晶体具有高度的选择性，可以选择性地传递某些频率的光，而过滤掉其他频率的光。

这种特性被广泛应用于光学传感和光学滤波器等领域。

4. 具有非线性光学特性光子晶体具有非线性光学特性，可以通过改变其结构来调节其非线性光学特性。

这种特性使得光子晶体可以用来制备光学调制器和光学开关等器件，以及在生物医学成像和激光技术中有广泛的应用。

5. 具有可控光学性质光子晶体的光学性质可以通过改变其结构来调节。

这种可控性使得光子晶体在光学器件中具有广泛的应用，如可调谐滤波器、可调谐激光器等。

6. 可以制备多种材料光子晶体可以由多种材料制备，包括聚合物、玻璃、氧化物等，可以根据需要选择不同的材料来制备不同性质的光子晶体，这种特性使得光子晶体在不同领域有广泛的应用。

光子晶体作为一种具有周期性介电常数或折射率的光学材料，具有许多特殊的光学性质，如高度的选择性、非线性光学特性、可控光学性质等。

这些特性使得光子晶体在光学传输、光纤通信、光学传感、太阳能电池等领域都有广泛的应用。

镜像对称结构一维光量子阱的光传输特性

选取镜像对称结构一维光子晶体（Ｂ）Ａ — Ａ（Ｂ
ＣＡ）（Ａ）ＢＢ模型为研究对象，中Ａ、Ｃ介质的其Ｂ、
折射率和厚度分别取值如下：＝１３，＝２３，ｎ．８凡．５
ｎ＝１３，Ａ＝２１ａｄ＝１５ｎｄｃ．８ｄ８ｍ，Ｂ６ｍ，ｃ＝Ａ／ｃ即ｏｎ，
ｌｃｌａｅｘａｄ．ｈｓｐｉａｒｓｓｉｎｐｏｅｉｓｐｏｉｅｇｉａｃｒｔｅｄｓｇｆｅｏｔａｅｉｅｏｈ — ｏａｒａｅｐｎｓＴｅｅｏｔｌａｍｉｓｒｐｒｅｒｖｄｄｅｆｈｅｉｎｏｗｐｉｌｄｖｃｆｏｃｔｎｏｔｕｎｏｎｃｐ
（Ｂ）ＡＣＡ）（Ａ）ｗｔｍｉｏｍｍｔｃｓｕｔｒｔｄｅ．ｅｕｔｓｏａｗｔｅｉｒａｅｏ，２Ａ（ＢＢＢｉｒｒｙｅｉｔｃｅｉｓｉｄＲｓｌｈｗｔｔｉｔｃｅｓｆ（ｎ一ｈｒｓｒｒｕｓｕｓｈｈｈｎｎ１ｒｓｎｎｅｔｎｍｉｉｅｋｐｅｒｉｈｒｎｍｉｉｐｃａｏｈｔｎｕｎｕｅＡ５ＡＣＡ））ｅｏａｃｒｓｓｏｐａｓａｐａｎｔｅｔｓｓｏｓｅｔｆｏｏｉｑａｔｗｌａｓｎａｓｎｒｐｃｍｌ（Ｂ）（ＢＢ（Ａ），ｎｕｎｉｔｎｅｅｔｓｂｉｕ．ｔｎｌｔｃｅｐｅｒｎｔｅｉｔｎｌｅｄｑａｔｍｗｌＷｈｎｎ：１Ｂ５ａｄｑａｔａｉｆｃｉｏｖｏｓＳｒｇｅｃｌａｐａｅａｆｌｕｎｕｅ．ｅｚｏｏｅｒｆｄｉｉｉｈｎｒｉ１，ｔｅｉｔｓｙｏｔｎｌｃｃｆｌｆｉｔｕｎｕｗｌＡ）ＡＣＡ）（Ａ）ｉｃｅｓｓｉｗｉ＝，ｈｅｉｆｎｅａｅｅｔｅｄｏｌｈａｔｍ－ｅｎｎｔｉｒｌｉｒｉｇｑｌ（Ｂ（ＢＢＩＢｎｒａｅｔｍ，ｈｌｍ５ｗｈｅｉｅｓｙｏｉｔａｅｅｔｃｆｌｌｈｕｔｍｗｌ（Ｂ５ＡＣＡ）（Ａ）ｏｃａｇｉｅｃａｇｆ，ｕｎｎｉｆｎｒｌｌｃｅｇｔａｕｅＡ）（ＢＢＢ５ｎｔｈｎｅｔｔｈｎｅｏｎｂｔｔｔｅｒｉｄｉｑｎｎｉｌｄｗｈｈ

光子晶体的特性及制备技术

光子晶体的特性及制备技术光子晶体是一种具有周期性结构的材料，其结构具有质量影响光的性质。

其基本结构单元是孔隙和介质，用于控制光子的传输。

这种材料的一些特殊属性和结构，以及它被制造出来的方法，使得它在传感、通信、光学和电子学等领域具有广泛的应用。

光子晶体的特性1. 禁带一般来说，光子晶体具有禁带现象，这意味着其光学性质中存在某些范围的光波不能通过。

禁带的位置和宽度可以根据特定的设计进行调整，从而能够在特定的波长范围内控制光传输。

2. 光子导电光子晶体具有极好的光子传输性能。

当光穿过这种材料时，可以选择将光传输到材料的特定部分。

这种选择性传输现象被称为光子导电。

光子导电有助于制造微型光子学元件和光电/光学器件。

3. 玻色凝聚光子晶体可以像溶液一样被受压缩而形成玻色凝聚体。

在这个过程中，通过控制禁带的大小和位置，光可以被压缩到极小的空间中，形成高密度、高度相干的光束。

此外，光子晶体还可以用来制造用于光通信的光学器件，如振荡器和无源筛。

光子晶体的制备技术1. 自组装法自组装法是一种非常有前景的制备光子晶体的方法。

这种方法利用生物有机体化学的特性，通过自组装形成有序介质。

这种方法可以通过简单的化学反应实现。

2. 压印法压印法是一种快速、高效的制备光子晶体的方法。

这种方法利用特殊的麦克斯韦场的影响，在介质表面上形成周期性的结构。

这种方法可以实现大规模生产和低成本制造。

3. 光刻法光刻法是一种利用光学景深和光学栅技术的制备光子晶体的方法。

这种方法可以使用常规光刻技术来制备高质量的介质结构。

同时，这种方法可以结合其它制备技术进行更加复杂的光子晶体结构的制造。

结论光子晶体是一种新型的材料，具有很多有用的特性。

它可以应用于通信、光学、传感器等领域，并且可以通过各种方法进行制备。

这种新型材料的出现，将为光电子学领域带来更广阔的应用前景。

光子晶体的结构和光学特性

光子晶体的结构和光学特性光子晶体，又称为光子带隙材料，是指具有周期性的折射率分布的材料，能够通过控制光子的行为，实现对光的操作和调控。

它的折射率分布几乎彻底地阻止了某些波长的光在材料内的传播。

光子晶体的特殊结构使得它具有独特的光学特性。

首先，光子晶体可以形成光子带隙。

光子带隙是指光子不能通过的频率范围，这就像晶体带隙，阻止电子通过一般，光子带隙也阻止了某些频率的光子通过光子晶体。

其次，光子晶体的禁带宽度取决于材料的周期和折射率差异，可以通过改变材料的周期和折射率等参数来控制光子带隙的宽度和位置。

最后，光子晶体的光学特性还包括正常衍射和负常衍射，以及光子晶体的非线性光学行为等。

光子晶体的结构主要有两种：一是一维光子晶体，它由多层纵向分布的周期性结构组成，其周期和布拉格衍射中的禁带的宽度和位置密切相关；二是三维光子晶体，它是一种由周期性排列的孔洞或球体组成的晶体材料，与一般的立体晶体类似。

与一维光子晶体不同的是，三维光子晶体拥有三个中等禁带和两个大禁带，同时，它可以产生不同的光子能带和非线性光学性质。

光子晶体在实际工业应用中具有广泛的用途。

例如，光子晶体可以作为光学传感器，可以测量物质的折射率变化；它可以用来增强光子定向发射，从而提高光通信的速度；还可以应用于太阳能电池、LED灯、激光器等光电器件的优化设计中，以提高能量转化效率。

除此之外，光子晶体还可以应用于微纳光学器件、光子晶体慢光器、光子晶体超透镜和光子晶体光波导等，这些器件具有极高的性能，有助于提升光学器件的性能和效率。

在未来，随着科技的不断发展和进步，光子晶体的应用将会更加广泛和重要。

人们正在研究和探索光子晶体的新领域和新应用，如光子晶体传感、光子晶体数据传输信道、光子晶体太阳能电池等，这些领域具有广阔的前景和多样的应用需求。

总而言之，光子晶体是一种具有独特结构和光学特性的新型材料，在光电子学、新材料、信息技术等领域中拥有广泛应用前景和巨大的发展潜力。

光子晶体的透射特性

TransmissionCharacteristicsofPhotonicCrystals
PAN Qing1,ZHANG Xiaoru1,LIU Han1,YANGFuquan1,LIUJiping1, MENG Xiangdong1,WU Xiangyao1,GUO Yiqing2
(1.CollegeofPhysics,JilinNormalUniversity,Siping136000,JilinProvince,China; 2.Instituteof HighEnergyPhysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)
当光子在具有不同介电常数呈周期性排列的材料中传播时 ,其传播行为可被改变 ,这种材料称为光子晶体[1-2].光子晶体具有光子带隙、缺陷态和光的局域态等特征.利用这些特征可制备高效率半导体激光器、发光二极管、波导、光学滤波器、高 Q 谐振器、天线、光学波导[3-6]、光学限幅器和放大器等 . [7-9]
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970
吉林大学学报 (理学版)
第 58 卷
理论方法,利用该方法给出光子在一维光子晶体自旋波函数的形式,进一步计算得到量子传输矩阵、量子色散关系、量子透射率和反射率.在数值分析中,计算不同结构一维光子晶体的量子色散关系、量子透射率和反射率 ,分析周期数对光子晶体量子透射率的影响 ,并将量子理论方法与经典电磁方法的计算结果进行比较.结果表明,其计算结果一致.量子理论方法可用于研究二维和三维光子晶体, 并可进一步研究光子晶体的量子拓扑性质.

光在光子晶体中的传播特性及应用研究

光在光子晶体中的传播特性及应用研究引言光是一种电磁波，在很多科学领域中都具有重要的应用价值。

光子晶体是一种具有周期性结构的材料，可以有效地控制光的传播特性。

本文将探讨光在光子晶体中的传播特性以及相关的实验研究。

一、光子晶体的定义与特性1. 光子晶体的定义光子晶体是一种具有周期性结构的材料，其周期性结构与晶体类似，但其单位结构是光学尺寸尺度的。

光子晶体具有光子能带结构，可以通过调节结构参数来控制光的传播特性。

2. 光子晶体的特性光子晶体具有以下特性：（1）光子禁带：光子禁带是指在光子晶体中某些频率范围内，光无法传播。

这是由于光在光子晶体中发生了布里渊散射，使得能量无法传递到下一个晶格位置。

（2）光子晶体色散：光子晶体中的光的色散性质与传统材料有所不同。

光子晶体中的光可以具有负色散性质，即频率随波矢增大而减小，或具有正色散性质，即频率随波矢增大而增大。

二、光在光子晶体中的传播特性1. 光传输模型光子晶体中的光可以通过两种方式传播：光子晶体的空穴、等离子体波。

（1）空穴模式：在光子禁带中，光无法沿着传统的光线传播，但可以通过空穴传播。

空穴模式是一种介于禁带和能带之间的传播模式，在光子晶体中垂直于周期性结构传播。

（2）等离子体波模式：等离子体波是一种在光子晶体表面传播的模式，其与光子晶体禁带中的模式相耦合，可以在光子晶体边界上产生表面等离子体波。

2. 实验准备及过程（1）材料准备：制备光子晶体需要具有高透明度和周期性结构的材料，如二氧化硅。

可以通过化学气相沉积、溶胶-凝胶法等方法制备具有所需结构的光子晶体。

（2）制备光子晶体结构：根据所需的结构参数，通过光刻、干涉曝光等方法在光子晶体材料上制备周期性结构。

（3）测量光传播特性：在实验中，可以使用光纤光谱仪、激光器等设备测量光在光子晶体中的传播特性。

例如，可以通过改变入射光的角度、波长等参数，测量光子禁带的带宽和频率响应等。

三、光在光子晶体中的应用研究1. 光子晶体光纤传感器光子晶体光纤传感器可以通过改变传感器内部的周期性结构实现对环境参数的高度敏感。

光子晶体中的光传输特性研究

光子晶体中的光传输特性研究光子晶体是一种具有特殊结构的材料，能够对光的传输和调控具有独特的特性。

近年来，光子晶体的研究引起了广泛的关注。

以光传输特性为主题，本文将从不同角度对光子晶体的研究进行深入探讨。

首先，光子晶体的结构对光的传输起着至关重要的作用。

光子晶体是一种由周期性的介质构成的材料，其周期性结构使得它具有各向同性和各向异性之间转换的特性。

通过调控结构的周期和缺陷，可以实现对光的控制。

例如，当光遇到晶体中的周期性结构时，会发生衍射现象，不同波长的光会以不同的角度传播，这就是光子晶体的光子带隙效应。

利用光子带隙效应，可以实现对光的波长选择性传输，从而实现光的调制和过滤。

其次，光子晶体中光的传输特性还与材料的折射率有关。

折射率是材料对光传播速度的一种描述，高折射率意味着光在材料中传播速度较慢，而低折射率则表示光在材料中传播速度较快。

光子晶体的结构可以通过调控折射率差异来实现光的控制。

例如，可以利用不同材料的叠层结构构造光子晶体，通过调控不同材料的折射率，可以实现对光的传输和调控。

此外，还可以利用制造技术在光子晶体中引入缺陷，这样可以改变材料的折射率分布，实现对光的引导和调制。

此外，光子晶体的传输特性还与光的极化态有关。

极化态是描述光波振动方向的参数，可以是线偏振、圆偏振或无偏振等。

光在光子晶体中传输时，会与晶体的结构相互作用，从而导致光的极化态发生改变。

这种极化态的调控可以通过调整光子晶体的结构或材料的选择来实现。

利用光子晶体的极化控制特性，可以实现对偏振态的调制和过滤，进一步提高光子晶体在光通信和光传感等领域的应用。

在光子晶体的研究中，还有一种重要的光传输特性研究方向是非线性光子晶体。

非线性光子晶体是指在外加光场下，晶格的介质具有非线性响应特性。

非线性光子晶体能够实现对光的非线性调控，具有在光通信、光计算和光信息处理等领域广泛应用的潜力。

通过对非线性光子晶体中的光传输特性进行研究，可以深入了解其非线性光学特性，为实现非线性光控制和调控提供理论和实验基础。

镜像对称一维光子晶体带隙特征

其中６＝￣ｊｏＯ，２ｒｈｃｓ／Ａｎ
（）２
＇＝，／ｊｓｒ／，ｃ０／￣ｏｊ
（）３
对于一维光子晶体，当晶体包含 Ⅳ 层介质时，整个晶体系统的特征矩阵可以由各个介质的特征矩阵Ｍ的连乘求得
轴的位置都有密切的关系。
关键词：子晶体；维；镜像对称；晶体缺陷光一
中图分类号：０４１５
引言
光子晶体概念是１８９７年提出的¨ ，于其潜由在的应用价值，们对其进行了广泛的理论模拟和人
陷态，点缺陷，缺陷，缺陷等＂。通过在晶体如线面中引入各种缺陷或者缺陷组合，以制作各种类型可的光集成器件，如任意角度弯曲的波导，道下载滤通
波器，波分复用器等的理论和实验研究。，要是通过改变周期结构主有关一维光子晶体中缺陷的研究已经存在大量中某一层或两层介质的厚度或者折射率的方式引入缺陷，这种方式引入的缺陷，意性比较强，少一随缺定的规律性。而当引入缺陷具有一定的规律性时，对缺陷形成的本质及其变化规律还有待进一步探讨。有关镜像对称的一维光子晶体也有相关的报
道
，由于其选取镜像对称位置的特殊性，但即

光在光子晶体中的反射和折射特性研究

光在光子晶体中的反射和折射特性研究光子晶体，是一种具有周期性结构的材料，这种材料常常被用来控制光的传播行为，由于其特殊的光学性质，光子晶体成为了研究的热点之一。

在光子晶体中，光的传播受到了频率和波矢的限制，从而产生了一系列有趣的现象，如布拉格反射和光子禁带等。

光在光子晶体中的反射特性是其中一个被广泛研究的问题。

布拉格反射是光在光子晶体结构中反射的现象，与常规反射不同的是，布拉格反射是通过介质中的交替高折射率和低折射率层的反射产生的。

这种反射现象具有非常强烈的选择性，只有特定波长的光才能在光子晶体中产生布拉格反射，其它波长的光则被光子晶体透射或者散射。

这一特性使得光子晶体可以作为光学滤波器、分光器和光声设备等各种光学组件的基础。

光在光子晶体中的折射特性也是研究的重点之一。

由于光子晶体对不同频率和波矢下的光都有限制，因此当光从一个介质进入光子晶体时，其传播方向和波长都会发生改变，这种现象被称为光子晶体的折射。

与常见的折射现象不同的是，光子晶体的折射是非常复杂和频率依赖的。

在不同的波矢和频率范围内，光子晶体的折射率可以正常增加或者减小，从而产生了光子晶体的负折射和超折射现象。

研究光子晶体中的反射和折射特性，对于深化我们对光学和材料科学的理解具有重要意义。

通过设计和合成不同结构的光子晶体，我们可以调控光的传播行为，实现光的控制和调制。

这为新型光学器件的制造和应用提供了无限的可能性。

同时，光子晶体的研究还有助于解决一些经典光学理论无法解释的现象，例如色散抑制和非线性光学效应等。

近年来，随着纳米科技和材料科学的发展，光子晶体的研究也得到了飞速的发展。

许多研究人员致力于合成具有特定结构和性质的光子晶体，并开展了相关的光学和光电子学实验。

通过对光子晶体的表面加工和调控，我们可以进一步改善光子晶体的性能，并探索其在光通信、光电子计算和光传感等领域的应用。

尽管光子晶体的研究已经取得了许多重要的成果，但仍然存在许多待解决的问题。

光子晶体材料的光学性质和应用

光子晶体材料的光学性质和应用光子晶体是一种具有周期性的介质结构，它的组成材料可以是透明的或者半透明的。

光子晶体在光学领域有很多应用，因为它的光学性质是独特的。

在本文中，我们将探讨光子晶体材料的光学性质和应用。

1. 光子晶体的特性光子晶体材料的最大特点是它的结构是周期性的，这一特点决定了它在光学上的一些独特性质。

光子晶体材料的周期性可以看作是多个介质之间的界面，这些介质的折射率不同。

当光线进入一个周期性介质结构时，它会在不同的介质之间反射或者透射。

这种光的反射和透射会被周期性结构所控制，这就形成了光子晶体的另一个重要特性——光子带隙。

光子带隙是指在光子晶体中某些频率的光线不能传播，这些频率被称为光子带隙频率。

这是由于这些频率的光线无法在周期性介质结构中找到合适的传播路径。

光子带隙是光子晶体最关键的特性之一，它使得光子晶体材料在光学领域有了广泛的应用。

2. 光子晶体的应用光子晶体材料在光学领域有很多应用。

其中，应用最广泛的是其在光纤通信中的应用。

由于光子晶体的光学性质和光纤的传输性质有很好的匹配，所以光子晶体材料可以被用来制造微结构光纤。

这些光纤可以用来增强信号和减少损耗，从而提高纤芯的容量和传输速度。

光子晶体材料还可以用来制造低损耗的光子晶体谐振腔。

这种腔体是由一个具有光子带隙的周期性介质结构和两个反射镜组成的。

这种腔体可以被用来作为激光器以及用于量子计算和量子通信的基础元件。

光子晶体材料还可以用来制造各种光子晶体光纤元件。

光子晶体光纤元件是一种可以用来调制、分光、干涉和调节光线方向的光学元件。

这些元件可以被用于制造光纤光学传感器，从而实现对压力、温度和物质浓度等不同参数的检测。

3. 光子晶体材料的制备方法目前，光子晶体材料的制备方法有很多种。

其中最主要的制备方法是自组装法。

自组装法是利用某个自组装体的相互作用力来制造光子晶体材料的方法。

这种自组装体可以是球形粒子、棒状分子或者其他具有自组装性质的物质。

吸收对镜像对称一维光子晶体透射谱的影响

・子晶体・光
吸收对镜像对称一维光子晶体透射谱的影响
蒙成举，苏安
（河池学院物理与电子工程系，广西宜州５６０）４３０
摘
要：用传输矩阵法理论，究吸收对镜像对称结构一维光子晶体（ＢＢ（ＣＡ）透利研ＡＣ）ＢＢ
ＭＥＧＣｅｇｊ，ＵＡＮｈｎ — Ｓｎｕ
（ｅａｍｎｏｈｓｓａｄＥｅｔｎｃＥｇｅｒｇＨｃｉｎｖｒｉ，ｉｏ４３０ＣｉａＤｐｒｅｔｆｙｉｎｌｒｉｎｉｅｎ，ｅｈＵｉｅｓｙＹｚｕ５６０，ｈｎ）ｔＰｃｃｏｎｉｔｈ
透射峰透射率就已趋于０禁带两边通带逐渐弱化。这些特性对设计新型光学器件有一定的，参考对称；射吸收透中图分类号：４１０３文献标识码：ＤＯ：０３６／．ｓ．０１５７．０１１．１ＡＩ１．９９ｊｉｎ１０．０８２１．１０７ｓ
射谱的影响。结果显示：各介质层吸收系数ｋ的变化对光子晶体透射谱影响明显，中Ｂ层介其质的吸收对透射谱的影响最为强烈。具体表现为，当各层介质无吸收时，禁带中出现一条透主
射率为１０的透射峰；着Ｂ介质层系数ｋ的增大，０％随主禁带中透射峰的透射率迅速衰减，当ｋ＝．０００１时，射峰的透射率趋于０而禁带两侧的通带透射率缓慢地趋于不完整的禁带；透，当Ａ，Ｃ各层介质同时存在吸收时，射峰及禁带两则通带的透射率急剧下降，０００Ｂ，透ｋ＝．０６时，

复介电常量双缺陷层的镜像对称光子晶体特性

从Ｙｂｏｏｉｈ和Ｊｈａｌｎｖｃｔｏｎ分别在１８９７年提出光子晶体概念以来 ¨２，们对光子晶体进行了ｌ人』
深入的研究。光子晶体最基本的特性是具有光子禁带，率落在禁带中的光被禁止传播Ｊ由频。于自发辐射的几率与光子所在频率的态密度成正
维普资讯
第２ＵＲＮＡＬ０ＦＬＵＭＩＥＪＮＥＳＣＥＮＣＥ
Ｖ０．Ｎｏ２１２９．Ａｐ．，２０８ｒ０
２００８年４月
文章编号：００７３（０８０－２３０１０－０２２０）２０３－５
中图分类号：４１４３Ｏ３；０７
１引
言
２模型建立及特征矩阵、射率和反
透射率
研究的一维双缺陷层镜像对称的光子晶体结
构如图１示。考虑由介质Ａ和介质Ｂ生成的所多层系统Ｅ，实际厚度分别为口和ｂ光学厚度均，
３１实介电常量双缺陷层的镜像对称光子晶体．传输特性首先对双缺陷层的介电常数为实数的一维镜
称结构光子晶体的光传输特性，而提出了一种进可以同时实现超窄带多通道滤波和多通道光放大器件的特殊结构。
像对称的光子晶体的透射谱进行了数值计算。在
收稿日期：０７０－５２０－８２；修订日期：０７１－４２０－１２基金项目：国家自然科学基金（０６０１；广西科学基金（科基０４０４１桂科基０３０４）５６１０）桂３２０－，６９０；广西 “十百千人才工程 ” （０１０）２０２７；广西研究生教育创新计划（０６５３８５９资助项目２００９００Ｍ１）作者简介：陈海波（９７，，１７一）男湖南隆回人，硕士研究生，实验师，主要从事光子晶体与负折射率材料的研究。

空气缺陷镜像对称光子晶体滤波器研究

空气缺陷镜像对称光子晶体滤波器研究光子晶体可以对光波选择性传输,且具有体积小,光损耗低、易集成等优点,使其在微波、光通信、太阳能电池等多个领域得到了广泛的应用。

其中光子晶体滤波器可以筛选出特定波长的光波,在光通信领域具有很好的应用前景,特别是在密集波分复用(DWDM)系统中可对通道波长进行检测。

在一维光子晶体中引入由液晶、铌酸锂(LiNbO3)、锗酸铋(BGO)等材料组成的缺陷层,通过磁光、电光、热光、声光等效应改变介质层材料的折射率对缺陷模波长进行调谐,可以实现调谐滤波;但是这种引入缺陷介质的调谐滤波具有一定的局限性,如调谐可控性差,透射率低、半高宽不稳定、光损耗大;与这些光子晶体结构相比较,利用一维二元镜像对称光子晶体也可以实现滤波,且不含第三种介质材料构成的缺陷层,可以减小对光波的吸收;引入空气缺陷层可以采用超微机械技术对其厚度进行精细调谐,从而实现可调谐滤波;基于此,本文提出利用空气缺陷和一维镜像对称光子晶体实现光通信波段的单通道、双通道可调谐滤波的结构。

主要研究内容总结如下:(1)基于光波在光子晶体的传播理论,推导了光波在多层介质的光学传输矩阵,并进一步推导了一维非对称和对称光子晶体的光学传输矩阵;最后导出了光波在三种光子晶体结构中传播时反射率和透射率的表达式。

(2)设计了一种含空气缺陷镜像对称结构(H/L)N/D/(L/H)N,调整结构参数,对其能带特性进行数值模拟;光子禁带范围为1220nm-2100nm,且在1547.73nm处出现一个透射峰,可用于光通信C波段的单通道滤波。

分别研究了空气层厚度、入射角度、温度、折射率等参数对其滤波性能的影响。

结果表明:通过改变空气层厚度、温度可实现半高宽稳定、透射率高、线性调谐滤波;入射角度可实现光通信O、E、S、C波段的非线性调谐单通道滤波;介质层厚度的相互弥补,可以实现相同的滤波效果。

(3)提出一种含空气缺陷复合镜像对称结构(H/L)N/D/(A/D/A)M/D/(L/H)N,选取结构参数,对其透射特性进行数值模拟;分别在1528.98nm、1564.74nm处出现一个透射峰,可用作光通信S、C波段的双通道滤波。

光子晶体的特性与应用

光子晶体的特性与应用光子晶体，是一种由周期性介质构成的材料结构，其特点是具有禁带结构，可以有效控制光的传播和调制。

由于其特殊的光学特性，光子晶体在各个领域均有广泛的应用。

本文将探讨光子晶体的特性及其在光学、通信和传感等领域的应用。

光子晶体的特性主要体现在两个方面：光子禁带和周期性结构。

光子禁带，类似于电子禁带，在光子晶体中是指光的能量在特定频率范围内无法传播的区域。

这种禁带结构的产生是由于光子晶体的周期性结构导致光的散射和干涉效应。

光子晶体的周期性结构通常是由两种或多种折射率不同的介质交替排列而成。

通过调整周期和折射率的差异，可以有效地控制禁带的宽度和位置。

这种特性使得光子晶体可以用来实现光的波导、过滤、放大和调制等功能。

在光学领域，光子晶体被广泛应用于光波导和光隔离器等器件中。

光波导是一种能够将光能量沿着特定路径传输的结构，光子晶体波导则是利用光子禁带的特性来实现光的传输。

与传统的光纤相比，光子晶体波导具有更低的损耗和更小的尺寸。

此外，光子晶体波导还可以通过改变其结构来调节光的传播速度和色散特性，为光信号的调制和控制提供了极大的灵活性。

光子晶体的另一个重要应用是光隔离器，它可以使光只能单向传播，在通信和激光器件中起到了重要的作用。

通过结构参数的调节，光子晶体光隔离器可以实现高隔离度和宽工作带宽，为光通信系统的稳定性和可靠性提供了有力保障。

在光通信领域，光子晶体的应用不仅仅局限于波导和隔离器。

近年来，随着光子晶体材料的研究进展，光子晶体光学器件的功能和性能得到了大幅提升。

光子晶体薄膜、光子晶体光栅和光子晶体纳米球等新型结构的开发，为光通信系统的小型化和高效性提供了新的思路。

与此同时，光子晶体的非线性光学特性也被广泛研究。

光子晶体中的高场强和长光程可以增强光与介质的相互作用，使光子晶体在激光调制、非线性光谱和光限幅等方面具有潜在的应用潜力。

光子晶体在光传感和生物医学领域也有着广泛的应用。

光子晶体结构可以通过改变材料的折射率或周期来实现对光的散射和吸收的调控。

复介电缺陷层镜像对称1维光子晶体特性研究

复介电缺陷层镜像对称1维光子晶体特性研究陈海波;胡素梅;高英俊【摘要】为了研究关于复介电常量缺陷层镜像对称的1维光子晶体的带隙结构和光传输特性,利用传输矩阵法,讨论了缺陷层的复介电常量的虚部为负值且光学厚度为λ0/2的情形对传输特性的影响.结果表明,当在光子晶体加入复介电常量的缺陷层后,在靠近光子带隙边缘,出现了较强的透射峰增益;随着缺陷层复介电常量的实部和虚部的增加,透射增益先增加后减少,中间存在一极值点,但缺陷膜的位置和高度不受复介电常量的实部和虚部的影响.这一结果为光子晶体同时实现超窄带滤波器和光放大微器件提供了理论基础.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2008(032)005【总页数】3页(P531-533)【关键词】物理光学;透射增益;传输矩阵法;复介电常量缺陷层;缺陷膜【作者】陈海波;胡素梅;高英俊【作者单位】茂名学院,物理系,茂名,525000;广西大学,物理科学与工程技术学院,南宁,530004;茂名学院,物理系,茂名,525000;广西大学,物理科学与工程技术学院,南宁,530004【正文语种】中文【中图分类】O431引言从YABLONOVITCH和JOHN分别在1987年提出光子晶体概念以来[1-2]，人们对光子晶体进行了深入的研究。

近来人们发现含有缺陷的光子晶体具有许多新的物理现象，并且有广泛的应用。

含缺陷的光子晶体可用来制作激光器[3-4]、发光二极管[5-6]、滤波器[7-8]等。

如光子晶体关于缺陷层镜像对称，可实现缺陷膜的完全透射[9]。

对称的光子晶体中加入实介电常量的缺陷层已有广泛的研究，但在镜像对称的光子晶体中加入复介电常量的缺陷层还未有文献报道。

笔者采用传输矩阵法数值模拟了具有复介电常量缺陷层的镜像对称结构光子晶体的光传输特性，进而提出了一种可以同时实现超窄带滤波和光放大器件的特殊结构。

1 模型建立及特征矩阵、反射率和透射率研究的1维关于缺陷层镜像对称的光子晶体结构如图1所示。

不对称级联结构光子晶体的透射特性

不对称级联结构光子晶体的透射特性苏安;唐秀福;蒙成举;李艳新;陈霞;吴广玲;高英俊【摘要】通过传输矩阵法理论,计算和研究不对称级联结构光子晶体的透射特性,结果表明:对于级联镜像对称结构光子晶体,透射谱的禁带中出现单条透射率为100%的透射峰,随着级联数目增大,单透射峰越来越精细并快速向长波方向移动,产生蓝移现象,但透射峰的透射率不变.对于不对称级联结构光子晶体,随着级联数目或级联周期不对称度增大,透射谱中单透射峰的透射率迅速下降,同时透射峰的位置随禁带缓慢向短波方向移动,产生红移现象;随着级联结构不对称度增大,透射谱中单透射峰的透射率缓慢下降,同时透射峰的位置快速向短波方向移动,产生红移现象.不对称级联结构光子晶体的透射特性,对光学滤波器、光学全反射镜和光学开关等器件的研究和设计有一定的指导价值.%The transmission properties of asymmetric cascade photonic crystal were calculated and studied by transmission matrix method theory.The results show that for the cascade mirror symmetrical photonic crystal,there appears a single transmission peak(the transmittance is 100%) in the band gap,and the single transmission peak is more and more refined and moves toward the long wave direction with the increase of the number of the cascade,but the transmittance remains constant.For the asymmetric cascade photonic crystal,the transmittance of single peak declines rapidly and its position moves to the short wave direction with the increase of the number of the cascade or the cascade cycle asymmetry.The transmission of single peak declines slowly and its position moves rapidly to short waves direction with the increase of the cascade structure asymmetry.The transmission properties of asymmetriccascade photonic crystal have a certain reference value for the design and research of optical filter,optical total reflection mirror and optical switch.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2017(047)008【总页数】6页(P1013-1018)【关键词】光子晶体;级联结构;不对称度;透射特性【作者】苏安;唐秀福;蒙成举;李艳新;陈霞;吴广玲;高英俊【作者单位】河池学院物理与机电工程学院,广西宜州 546300;河池学院物理与机电工程学院,广西宜州 546300;河池学院物理与机电工程学院,广西宜州546300;河池学院物理与机电工程学院,广西宜州 546300;河池学院物理与机电工程学院,广西宜州 546300;河池学院物理与机电工程学院,广西宜州 546300;广西大学物理科学与工程技术学院,广西南宁 530004【正文语种】中文【中图分类】O431最简单的光子晶体模型是由两种不同介电常数的A、B介质薄膜周期性排列而成的(AB)n结构,其中n是AB的重复排列周期数,这种结构也称为标准周期结构。

光子晶体及其特性

光子晶体及其特性光子晶体及其特性王娟娟摘要:光子晶体是一种介电常数不同的、其空间呈周期分布的新型光学材料。

通过深入研究,达到进一步了解光子晶体的原理、特性、制备方法以及应用之目的。

关键词:光子晶体光子禁带光子局域Purce ll效应1.引言20世纪，半导体的发现并应用引发了一场影响开半导体材料，半导体内部存在周期性势场电子受到周期性势场的调制发生布拉格散射形成能带结构，而带与带之间可能存在禁带，落入禁带中的电子则无法继续传播。

1987 年 E. Yablonovich 和 S. John 分别提出了光子晶体的概念[1-2]光子晶体是由不同介电常数的物质在空间周期性排列而形成的人工微结构，当电磁波通过光子晶体时光子晶体中周期性排布的介电常数会对电磁波进行调制，从而产生光子能带能带之间可能存在禁带与半导体对比可以发现在光子晶体中，周期性分布的介电常数起到了半导体中周期性势场的作用，同时与电子禁带相对应的也有光子禁带的存在，因此有人又把光子晶体称为光半导体光子晶体可以用于制作光子晶体偏振器件、光子晶体微波天线、光子晶体棱镜、光子晶体光纤光子晶体波导等[3-6]在光通信，光电集成等方面具有极其广阔的应用前景。

2.光子晶体光子晶体按照其周期性排列方式可分为一维、二维和三维光子晶体，它们的介电常数分别在一维、二维和三维空间上周期性排列，其中一维光子晶体就是常见的多层膜结构，二维光子晶体是周期性排列的介质柱或空气孔，三维光子晶体中介电常数则在3个方向具有周期性在实际应用中，二维光子晶体有着更广泛的前景更受到人们的重视光子晶体具有高低折射率材料交替排列的周期性结构可以对相应频率的电磁波进行调制产生光子禁带[7-8]，如果在3个方向上都存在周期结构，可以产生全方位的光子禁带，在全方位光子禁带中与该禁带频率相对应的电磁波将被完全禁止传播光子禁带是光子晶体的主要特性，光子晶体的另一个特性是光子局域若光子晶体的周期结构被破坏就会在光子禁带中产生缺陷态，与之频率相对应的光子就被局域在缺陷态中，偏离缺陷态就会被强烈散射，我们可以通过在光子晶体中引入缺陷，制造缺陷态的方式来制作各种光子晶体功能器件，另外光子晶体可以抑制自发辐射若光子禁带频率与光子晶体中原子自发辐射频率相吻合，则该频率光子的态密度为零，自发辐射被抑制，光子禁带和光子局域现象的存在为人为控制光的传播提供了可能。