基于电磁波在光子晶体耦合波导中的传输特性,建立了一个光开关模型。利用耦合模理论、 平面波展开法,计算耦合介电柱不同折射率时的耦合长度。以有限时域差分法为研究工具,分析介电 柱折射率为3和3.4时光波的输出状况,以及两种异质结构位置分布对光开关功能的影响。结果表明介 电柱折射率为3.4时改变光开关的功能,而异质结构位置分布不改变光开关的功能。利用此特性可以 在光开关的设计中有更多灵活性。
光通信 光子晶体 光开关 耦合波导 异质结 optical communication photonic crystal optical switch coupling waveguides heterostructure 量子电子学报
2011, 28(3): 369374
在二维三角光子晶体环形腔的周围增加六个散射介质柱, 构成一个新的环形腔结构, 该结构使光波的透射率达到90%, 带宽也比较小。通过改变光子晶体介质柱的折射率, 使环形腔的选择波长不断改变, 能够明显地区分出两个不同波长, 且分波波长在通信波长范围之内。将不同折射材料的光子晶体连接在一起, 构成一种新的光子晶体波分复用器, 相比同种材料, 它具有高效率, 多波长选择的优点。利用这种异质结构可以构建一个多波长的波分复用结构, 它也为制作多通道波分复用器奠定了基础。
光子晶体 环形腔 波分复用 散射介质柱 折射率 photonic crystal ring resonator WDM scatters refractive index
1 南昌工程学院理学系，南昌 330099
2 南昌大学物理系， 南昌 330031
研究了全内反射在光子晶体多模波导中的作用，利用常规的耦合模理论对对称入射时的多模干涉行为和自映射现象进行了讨论和分析.研究表明，输入光场依然能沿着多模导光区高效的传输，这种结构中的光场传输是由全内反射和布喇格反射的联合作用而决定的.设计了一种全内反射偏振无关型光分束器，这种分束器在集成光学中具有重大的潜在应用价值.
光子晶体波导 全内反射 自成像效应 分束器 Photonic crystals waveguides Total internal reflection Self-imaging principle Splitter
两平行光子晶体单模波导的相互耦合组成一个耦合结构。两本征模的色散曲线相交并出现简并,简并模之间的耦合作用使模式的分布发生了改变。由于耦合的作用,各个波长的光波会在不同的波导中传输。在简并点处两本征模发生解耦合,光波会沿着原来的方向传输。将两个不同耦合长度的光子晶体波导耦合结构集成在一起,就可以组成一个三波长的光子晶体波分复用器。
光子晶体波导 耦合 简并模 波分复用 photonic crystal coupling degenerate mode wavelength division multiplexing
1 南昌工程学院 理学系， 江西 南昌 330099
2 南昌大学 物理系，江西 南昌 330031
文章应用全矢量有效折射率方法(FVEIM)对芯区具有两个椭圆小空气孔的全内反射光子晶体光纤(TIR-PCF)进行了研究。结果表明，光子晶体光纤(PCF)的芯区折射率与包层区等效折射率的差随波长的增大而增大；固定包层空气孔的相对孔径，PCF基模的两个正交偏振态简并被打破，呈现出模式高双折射；随着芯区小空气孔椭圆率变大，模式双折射增大，PCF的总色散曲线变平坦。
全内反射光子晶体光纤 全矢量有效折射率方法 色散 模式双折射 TIR-PCF FVEIM dispersion model birefringence
光子晶体波导分束器是集成光学电路的重要组成元件。设计一种线缺陷1×4光子晶体分束器，用时域有限差分法研究其特性。实验结果表明:输出端的透射传输特性随入射光的波长和分支的几何形状有关，并且入射波分别相等地流入4个输出端口。为了减少1×4分束器在3个Y型分支区的反射，通过调节分支区的可调介质柱的半径R，可使每个输出端口输出较高的透射率。
时域有限差分法 光子晶体波导 分束器 分支形状 time-domain finite difference method photonic crystal waveguide splitter branching shape
为了研究双芯光子晶体光纤的带隙和色散特性,采用平面波展开法计算了双芯光子晶体光纤的带隙特性,当相对孔径d/Λ≥0.2时,归一化传播常数βΛ的增大,导致光子禁带宽度增加,利用空气导光的工作波长范围越大。并采用全矢量模型分析了双芯PCF的色散特性,得到了通过适当调整光纤的结构参量,可以获得灵活的色散特性的结果。当孔距Λ=2μm、相对孔径d/Λ=0.4时,在波长1.55μm附近,获得近480nm的超平坦色散区;随着相对孔径和孔距的增大,零色散点向短波长方向移动。这为制作高效传输光信号和高性能的保偏光纤提供了一个有效途径。
光纤光学 双芯光子晶体光纤 光子带隙 偏振色散 fiber optics dual-core photonic crystal fiber photonic band gap polarization dispersion
在完整的二维光子晶体中引入线缺陷，形成了光子晶体波导，光子晶体波导分束器是集成化光学电路的重要组成元件。我们设计了一种线缺陷1×4光子晶体分束器，并且用有限时域差分法研究了它的特性。研究表明，输出端的透射传输特性与入射光的波长和分支的几何形状有关，并且入射波分别相等地流入四个输出端口。为了减少1×4分束器在三个Y型分支区的反射，可以通过调节在分支区的可调介质柱的半径R，使每个输出端口具有很高的透射率。
时域有限差分法 光子晶体波导 分束器 finite-difference time-domain method photonic crystals waveguides splitter
通过模拟计算研究了二维三角形光子晶体波导自成像多模干涉的耦合特性,提出了一种二维光子晶体1×2分束器。基于自成像多模干涉效应, 用有限时域差分法对这种分束器的特性进行了数值计算和分析。研究发现, 这种分束器的透射率可高达96%, 造成这种现象的物理原因是多模干涉区的自成像效应, 这种多模干涉在光子晶体光学集成电路中具有重大的潜在应用价值。
光子TN814晶体波导 自成像效应 多模干涉 photonic crystals waveguide self-imaging effect multimode interference
1 南昌大学理学院,江西南昌 330031
2 南昌大学理学院,江西南昌 330031:
基于波导定向耦合原理设计了一种全新的光子晶体波导定向耦合光功分器。采用时域有限差分法对这种器件的光波传输特性进行了数值分析，结果表明: 本征模色散曲线之间相交；器件的尺寸比传统光功分器更小；入射到光功分器的能量平均分配到输出端，且光波透射率高达95%。这些优异特性对于制造大带宽、高透射率和结构紧凑的光电器件具有极大的应用价值。
光子晶体波导 时域有限差分法 定向耦合 多模干涉 PCW FDTD directional coupling multimode interference (MMI)
