1 华中科技大学武昌分校, 湖北 武汉 430064
2 武汉大学物理科学与技术学院, 湖北 武汉 430072
为研究中纬度卷云的光学散射特性,介绍了冰晶粒子谱的双峰分布模型及中纬度卷云冰水含量的分布模型,并结合冰晶形状分布,建立起一个简单的研究卷云特性的模型,而后计算了在0.5~10 μm范围内中纬度卷云的的消光系数、散射系数、吸收系数。计算结果表明:中纬度卷云温度上升时,卷云的光学特性参数随温度变化行为的基本一致;中纬度卷云的冰水含量及冰晶粒子的平均最大尺寸是影响中纬度卷云的光学散射特性的关键因素。
中纬度卷云 吸收系数 散射系数 消光系数 Mid-latitude cirrus absorption coefficient scattering coefficient extinction coefficient
武汉大学物理科学与技术学院， 湖北 武汉 430072
在中纬度卷云冰晶双峰Г分布的基础上，对不同温度下的冰晶粒子的分布进行了计算，得到中纬度卷云的浓度分布谱。计算结果表明：在-15~-55 ℃时，在所有形状的冰晶粒子中，卷云的散射特性主要由柱状和子弹玫瑰状的冰晶粒子决定，柱状冰晶粒子含量随温度的降低而增加，而板状和子弹玫瑰状则减少。
卷云 冰晶 散射 冰晶分布 cirrus ice crystal scattering ice crystal distribution
武汉大学物理科学与技术学院，湖北 武汉 430072
基于中纬度卷云冰晶双峰、热带卷云冰晶三峰分布模型，利用Mie散射理论计算了1～13 μm范围内中纬度及热带卷云的消光系数、散射系数、吸收系数。计算结果表明，由不同形状冰晶构成的热带卷云的相应光学参数比中纬度卷云的光学参数大些，但11支子弹玫瑰形状的相应参数要小一些；两种卷云在2．8～3．1 μm，9．8～13 μm范围内都存在两个基本相同的透射通带；在计算中纬度卷云的光学参数时，可以只考虑中空六棱柱与实心六棱柱中的一种，但计算热带卷云的光学参数时，实心六棱柱与空心六棱柱需要同时考虑。
卷云 Mie散射 冰晶 消光系数 散射系数 吸收系数 Mie theory ice crystal cirrus absorption coefficient scattering coefficient extinction coefficient
武汉大学物理科学与技术学院，湖北 武汉 430072
采用平面波展开法分析三角格子二维光子晶体中负折射现象出现的频率范围，然后用有限时域差分法模拟光在空气和二维三角格子光子晶体界面的折射行为，得到了负折射出现在群速度为负的频段的结论，并且详细比较了光子晶体中不同频率的负折射行为。
材料 光子晶体 负折射现象 平面波展开法 时域有限差分法 materials photonic crystal negative refraction plane wave method finite difference time domain
1 武汉大学物理系，武汉 430072
2 武汉邮电科学研究院，武汉 430073
以典型的基于MEMS的FP腔结构为例，用传输矩阵方法推导了考虑反射相移的半峰全宽的解析表达式．利用此解析表达式分别模拟了考虑反射相移的半峰全宽与干涉级次和FP腔两反射镜间距的关系，并将其与不考虑反射相移的半峰全宽进行了对比；同时将反射相移和反射率对半峰全宽的影响进行了比较分析．
可调滤波器 法布里－珀罗腔 半峰全宽 反射相移 MEMS MEMS Tunable optical filter Fabry-Perot Cavity Full width of maximum height Reflection phase shift
1 武汉大学物理科学与技术学院, 武汉 430072
2 武汉邮电科学研究院光迅科技公司, 武汉 430072
针对传统偏振分束器窄波段、窄角度范围的不足,研制了一种在宽波段宽角度范围内具有180°分光功能的偏振分束器/耦合器。该器件基于线栅偏振器和亚波长光栅结构原理设计,利用半导体工艺的刻蚀技术制作。利用一维金属线栅对入射电磁波的偏振响应和亚波长光栅仅存在零级衍射的特性,实现了较宽的通带宽度与可接受角度范围、极大的分光角度、高消光比和低插入损耗。实验测得透射、反射消光比均大于20 dB,插入损耗小于0.5 dB。通过自行搭建的微结构测试平台,测量了p、s光的透射率、反射率随入射角度变化的曲线,和严格耦合波理论模拟结果符合。深入分析了制作中的过刻蚀对性能产生的影响。
集成光学 偏振分束器 反应离子刻蚀 严格耦合波理论 亚波长光栅 消光比
武汉大学物理科学与技术学院, 湖北 武汉 430072
利用严格耦合波理论(RCWA)计算了一维金属亚波长光栅刚好出现一级衍射透射波时的周期/波长比(临界周期点),并利用最小二乘法拟合出临界周期点随光栅基底折射率的变化关系,即y=1/x。为了验证该规律的正确性,选取不同的金属材料、占空比、金属厚度、光栅周期、入射光偏振态进行计算分析。结果表明,对于一维亚波长金属光栅,一级衍射的出现都满足临界周期点的变化规律,并且与入射光的偏振态及波长无关,从而为设计一维金属亚波长光栅提供了仅存在零级衍射的条件。
衍射与光栅 严格耦合波理论 临界周期点 一维金属亚波长光栅
武汉大学物理科学与技术学院, 湖北 武汉 430072
采用纳米压印、反应离子辅助刻蚀及物理溅射技术制作了周期为150 nm的铝光栅，用分光光度计测量了样品的透过率随入射光偏振方向变化的关系以及在可见、近红外波段TE，TM波的透射光谱。利用严格耦合波理论对光栅的上述性能进行了数值模拟和理论分析。考察了斜入射情况下样品的性能及损耗随入射角的变化关系。理论和实验结果表明，光栅的透过率对入射光的偏振态十分敏感:在近红外范围内(1000～2000 nm)对TE波完全反射，对TM波具有90%的透过率，并且在斜入射时因入射角的增大而轻微加强。此外，还比较了不同金属材料光栅的TM波近红外透射特性，探讨了改善其性能的途径。
光电子学 亚波长光栅 纳米压印 严格耦合波理论
1 江苏工业学院信息科学系,江苏,常州,213016
2 南京理工大学材料工程系,江苏,南京,200094
3 武汉大学物理系,湖北,武汉,430072
4 华中科技大学物理系,湖北,武汉,430074
光学微腔中原子之自发辐射与自由空间中原子的自发辐射有着重要的不同.微腔能够控制腔内原子的自发辐射,使自发辐射得到抑制或增强,并有可能使自发辐射成为一个可逆过程.由此发展起来的腔量子电动力学能够阐述腔场与原子的相互作用.本文简要介绍了这一研究领域的背景和进展,同时介绍了微腔的重要应用--无阈值激光器.
量子光学 腔量子电动力学 微腔 控制自发辐射 强耦合 无阈值激光器 quantum optics cavity quantum electrodynamics controlling emission strong coupling t hreshold-less laser
1 华中科技大学物理系,湖北,武汉,430074
2 江苏工业学院信息科学系,江苏,常州,213016
3 武汉大学物理科学与技术学院,湖北,武汉,430072
详细论述了光子晶体概念提出到现在的十五年的研究进展.在阐述了光子晶体的概念及其抑制自发辐射和光子局域化等特性后,分别介绍了关于光子晶体的理论研究、实验研究和应用研究.理论研究重点介绍了平面波展开法、格林函数法、时域有限差分法、转移矩阵法.实验研究重点介绍了光子晶体的制作方法:打孔法、逐层叠加法、微机械技术、光学方法,反蛋白石法及刻蚀等多种半导体制作技术,同时介绍了光子晶体特性参数的测量.应用研究重点介绍了光晶体光纤和波导、低损耗反射镜和超棱镜、光子晶体微谐振腔、光子晶体滤波器、高效发光二极管和光子晶体偏振器、非线性光学效应、低阈值激光振荡等.
光子晶体 光子带隙 自发辐射抑制 光子局域化 photonic crystal photonic band gap inhibited spontaneous emission localization of photon
