二维方柱光子晶体的波导特性

具有缺陷的光子晶体,光子频率带隙内将出现局域模,而线缺陷相应地形成一个传输效率很高的光波导.计算了空气中Al材料的旋转四边形直柱光子晶体存在线缺陷时的带结构和态密度,给出了二维方形光子晶体的波导的TM模的电场分布,并讨论了波导耦合的传输效率.     

级联结构光子晶体的滤波特性研究

将晶格常数不同的多个二维正方晶格光子晶体级联,构造一个多晶格结构光子晶体,采用时域有限差分法计算了光子晶体的传输谱图,发现总的禁带宽度比单一的正方晶格结构扩宽;在该结构中引入线、点缺陷形成波导和微腔,分析了波导中的传输特性和微腔的谐振特性。计算结果表明,级联结构对光子晶体波导通带的影响较小,各微腔相应的缺陷模的中心波长随位置不同而不同,而且缺陷峰的全高半宽值均约为0．02μm左右,品质因子约在80～200之间,可以对不同中心波长实现滤波。     

缺陷和变周期结构光子晶体特性研究

构建了介质柱间距变化的变周期结构以及介质柱半径线缺陷两种二维光子晶体模型,并将时域有限差分法用于其能带特性研究。数值计算结果表明,在二维正方格光子晶体结构的基础上,一定范围内逐渐增加圆介质柱之间的距离,光子晶体的禁带宽度会增大,同时禁带的中心频率偏向低频方向,而采用相邻列介质柱半径交替变化的缺陷结构,也将使光子晶体的禁带发生相应的变化。     

缺陷和变周期结构光子晶体特性研究

构建了介质柱间距变化的变周期结构以及介质柱半径线缺陷两种二维光子晶体模型,并将时域有限差分法用于其能带特性研究。数值计算结果表明,在二维正方格光子晶体结构的基础上,一定范围内逐渐增加圆介质柱之间的距离,光子晶体的禁带宽度会增大,同时禁带的中心频率偏向低频方向,而采用相邻列介质柱半径交替变化的缺陷结构,也将使光子晶体的禁带发生相应的变化。     

基于多模干涉的二维光子晶体解复用器

通过平面波展开法计算了单模和多模光子晶体线缺陷波导的色散曲线,基于多模干涉效应和自成像原理,设计了1×2二维硅光子晶体解复用器。时域有限差分法(FDTD法)模拟光场分布,结果表明该结构可实现对1.31μm和1.55μm两个主要通讯波长解复用。这一方法可进一步用于其它新型光子晶体器件的设计。     

一维类梳状波导光子晶体的频率带隙宽度

一维类梳状波导是由在一维主链上周期性接枝而形成的光子晶体，利用界面响应理论可导出波导的色散关系，据此分别讨论了这种光子晶体的带隙宽度与波导接枝参数之间的关系，接枝的介电常数和长度的变化将会使对带隙的宽度发生改变，通过数值计算发现，对于不同类型的接枝，参数变化引起的带隙宽度的变化趋势基本相同，而不同的参数产生的影响则有很大差别。特别的，当参数变化至某些特定点时带隙将会消失，这和其他类型的光子晶体完全不同，带隙的消失不是因为缺陷而仅仅是因为参数改变的影响。     

对称结构一维三元光子晶体的透射谱和电场分布

用传输矩阵法研究对称结构一维三元光子晶体(ABC)n(CBA)n的透射谱及内部电场分布,结果发现:随着n的增加,出现的单条透射峰越加锋锐,光子晶体内部局域场越强;当增加介质层A或C的折射率时,透射峰向长波方向移动,且随着nA的增加,光子晶体内部局域场逐渐减弱,而随着nC的增加,光子晶体内部局域场则逐渐增强.这些传输特性可为光子晶体设计和制造新型光学器件提供参考.     

液晶光子晶体可调自准直特性研究

液晶材料光子晶体由于具有可调谐性而得到了广泛的研究,但目前的研究主要集中在可调的光子带隙特性上。详细研究了液晶光子晶体的可调自准直特性。使用平面波展开法分析了液晶旋转角对光子晶体自准直频率的影响,并使用时域有限差分法对光在液晶光子晶体中的传输进行了仿真。结果表明,通过控制液晶旋转角,可以对光子晶体自准直频率进行调节,从而满足不同频率自准直的需要。     

基于蒙特卡洛方法的集鱼灯海面照度模型建立

集鱼灯照度分布计算和模拟是研究灯光渔船集鱼灯合理布置的重要途径。利用海表面风速、相对湿度数据、集鱼灯参数、渔船参数,在分析光子传输特性的基础上,运用蒙特卡洛方法建立灯光渔船集鱼灯海面照度模型。该模型利用米氏散射计算相对湿度与海表面风速对光子的吸收和散射,并考虑光子进入水面时海表风速对菲涅尔反射的影响。研究模型与叠加法比较,结果表明,该模型的理论计算值与实测值线性拟合斜率系数更接近1。计算不同风速及相对湿度的海面照度,结果表明：照度随着与船中线距离的增大而先增大后减小;相对湿度一定,随着与船中线距离的增加,先是风速越大照度越大,随后风速越大照度越小;风速一定,相对湿度对海面照度影响较小。本研究旨在建立一种集鱼灯海面照度模型,为今后灯光配置研究提供理论基础。     

Er-Yb掺杂磷酸盐玻璃平面波导长周期光栅分析

提出了一种基于Er-Yb掺杂磷酸盐玻璃的长周期波导光栅,利用耦合模理论研究了长周期波导光栅的传输特性,分析了长周期光栅的相位匹配特性,讨论了光栅常数和光栅长度对长周期波导光栅传输特性的影响。研究结果表明,2个谐振波长对应于相同的辐射模,当光栅长度一定时,长周期波导光栅的带宽随光栅常数的增加而增大;而当光栅常数一定时,长周期波导光栅的带宽随光栅长度的减小而增加,滤波深度随光栅长度的减小而减小。     

一维光子晶体能带结构特性分析

基于平面波展开法,数值研究了不同参数对一维光子晶体带隙特征的影响。研究表明:归一化频率范围内的光入射一维光子晶体表面,产生多个光子带隙;当增大介质折射率差值时,带隙数量增多,带隙宽度增大,同时带隙中心频率向低频方向移动。实现全向光子禁带充要条件为,TE模式和TM模式的掠入射光锥内无传输态存在,同时,介质的布儒斯特角在光锥以外。     

自由边界固体圆柱中导波的频散与发射

为了研究自由边界波导中的激发与传播机制。文章对自由边界固体圆柱中的导波进行了理论求解，推导出了频散方程和激发幅度公式。在固体圆柱参数取不同值的情况下，数值分析了多阶导波（模式波）的频散与激发特性。数值模拟了在固体圆柱轴上记录到的由一阶导波贡献的时间波形。计算结果表明：沿固体柱存在两类导波，一类导波无截止频率。另一类导波存在截止频率。频散曲线和激发曲线与固体圆柱本身的参数有直接关系。这些理论和分波分     

非线性光子晶体中腔场的平均光子数分布研究

考虑腔模与Mollow峰的中心峰共振的情况,通过解析稳态方程,讨论了处于非线性光子晶体微腔中的二能级原子在外加相干场的驱动下腔场平均光子数的分布情况。研究结果表明,当光子晶体的态密度很大时,腔场的平均光子数随着驱动场拉比频率的增加而增加,最终达到饱和。     

二维离散条件下Neumann边值p-Laplacian方程的解的存在性

离散型偏微分方程在工程应用与信号传输中具有重要的作用,—直是方程中的热点,其解的判断具有重要价值,本文主要利用山路引理讨论了在二维离散条件下Neumann边值p-Laplacian方程的解的存在性,其中的条件是在向后差分算子时的运算.     

左右手材料构成的一维光子晶体的态密度

推导出了由左右手材料构成的双层结构的转移矩阵，计算了由N个该双层结构周期性排列所形成的一雏有限长度光子晶体沿其轴线方向的态密度．计算表明：在一定条件下，禁带中出现了非寻常的态密度．这些禁带中的态密度是由左右手材料构成的一维光子晶体所特有的，它们可用于制造完全不同于常规滤波器的、频带狭窄的新型滤波器．     

缺陷光子晶体谐振特性的FDTD研究

在二维正方格光子晶体结构的基础上,沿入射波传播方向制造线缺陷,并构建一种半径呈椭圆形的点缺陷介质柱模型,将时域有限差分法(FDTD)用于其谐振特性研究。数值计算结果表明,椭圆形点缺陷介质柱偏离其中心位置时,谐振峰的中心频率在某范围内近似周期性波动;而点缺陷介质柱绕其中心位置逆时针旋转时,在0°～90°的范围内,有规律地出现单双谐振模。     

步长对光波导放大器数值模拟的影响

用四阶龙格-库塔法求解了10cm长光波导放大器中的光功率传输方程,研究了步长对光波导放大器增益特性的影响.结果表明,步长对放大器增益特性的影响较大,特别是当步长为1cm时,放大器的增益在非饱和区呈振荡状态.     

含本征缺陷的掺铁铌酸锂晶体的电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

该文基于密度泛函理论的第一性原理,研究了含本征缺陷的掺铁铌酸锂晶体的电子结构和光学特性.研究显示,近化学计量比掺铁铌酸锂晶体的能带间隙约为2.29eV;含小极化子样品的能带间隙有微小改变;Fe离子占位变化,能带间隙有较大改变;含双极化子样品在禁带中出现新的能级;各掺杂体系的吸收光谱中出现了个数不一的吸收峰.研究结果表明:能带、态密度分布的变化及吸收峰的出现与位置的变化均源于铁占位的改变及与本征缺陷的相互作用;在低掺铁近化学计量比铌酸锂晶体中,铁离子占锂位和占铌位会同时存在.     

一维四元嵌构式声子晶体低频禁带特性研究

根据声子晶体理论,基于层状结构在减振、隔音方面的应用可能,构造了一维四元嵌构式声子晶体模型。采用集中质量法对该系列模型的禁带进行计算,分析其声子晶体禁带变化规律。研究表明,晶格常数都为0.04m的一维二元(石灰岩/丁腈橡胶)层状声子晶体第1带隙的起始频率为12143Hz,第2带隙的截止频率为62086Hz,2个频率都很高;一维四元(石灰岩/coca31-20-50/丁腈橡胶/coca31-20-30)嵌构式层状声子晶体的第1带隙起始频率为132.1222Hz,第2带隙截止频率为534.6435Hz,2个频率都很低,这一禁带特性能够实现低频声波的控制;对于相同材料组成的一维四元嵌构式声子晶体,可以通过调节材料的组合位置、晶格常数的大小以及材料的组分比来获得不同的禁带频率带隙。     

解决微波在传输中衰落的方法

数学微波在传输过程中落包括大气吸收衰落，雨雾散射衰落、Ｋ衰落、波导型衰落、闪烁衰落、频率选择性衰落，它们对无线通信有不同程度的影响。Ｋ型衰落、波导型衰落和频率选择性衰对微波线路影响最大，并不可预见；大气吸收衰落和雨落可根据天气情况预测，并在设计中根据近２０年的天气民政部预留出衰落储备。在一定条件下，频率选择性衰落可忽略，影响视距微波传输的只是平衰落，其统计特性用瑞利分布函数描述，提出了在设计中要充