作者单位
摘要
1 广东开放大学(广东理工职业学院), 广东 广州 510091
2 华南理工大学物理与光电学院, 广东 广州 510640
光子晶体分为简单光子晶体和复式光子晶体,激光全息法是制作复式光子晶体的重要方法之一,光束偏振在其中扮演着重要角色。利用具有一定对称性的四光束配置干涉产生复式光子晶体,通过Matlab编程进行数值仿真,系统研究了不同偏振组合 (包括单光束、双光束、三光束和四光束) 对复式光子晶体元胞形状及干涉对比度的影响。结果表明,各光束的偏振度及旋转角度均对复式光子晶体具有显著影响。在不同偏振条件下获得了一系列丰富的元胞形状,如波浪条纹、椭圆柱、锯齿状等。此外,发现当各光束均为线偏振光时具有最佳的干涉对比度。上述研究结果对制作特殊元胞的复式光子晶体和虚拟实验教学具有一定的理论指导意义。
量子光学 复式光子晶体 激光全息法 偏振组合 数值仿真 quantum optics compound photonic crystals laser holography method polarization combinations numerical simulations 
量子电子学报
2023, 40(4): 447
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
2 State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
We present a discovery of an unusual unidirectionally rotating windmill scattering of electromagnetic waves by a magnetized gyromagnetic cylinder via an analytical theory for rigorous solution to fields and charges and an understanding of the underlying mathematical and physical mechanisms. Mathematically, the generation of nonzero off-diagonal components can break the symmetry of forward and backward scattering coefficients, producing unidirectional windmill scattering. Physically, this windmill scattering originates from the nonreciprocal unidirectional rotation of polarized magnetic charges on the surface of a magnetized gyromagnetic cylinder, which drives the scattering field to radiate outward in the radial direction and unidirectionally emit in the tangential direction. Interestingly, the unidirectional electromagnetic windmill scattering is insensitive to the excitation direction. Moreover, we also discuss the size dependence of unidirectional windmill scattering by calculating the scattering spectra of the gyromagnetic cylinder. These results are helpful for exploring and understanding novel interactions between electromagnetic waves and gyromagnetic materials or structures and offer deep insights for comprehending topological photonic states in gyromagnetic systems from the aspect of fundamental classical electrodynamics and electromagnetics.
unidirectional electromagnetic windmill scattering magnetized gyromagnetic cylinder topological photonics 
Chinese Optics Letters
2022, 20(5): 053901
作者单位
摘要
1 华南理工大学物理与光电学院, 广东 广州 510641
2 广东晶启激光科技有限公司, 广东 东莞 523808
光子晶体是由介电材料周期排列构成的人工微结构,在集成光电子学、微纳光子学等领域具有广阔的应用前景。本文对多光束全息干涉法制作复式光子晶体进行了理论和数值研究,根据多光束干涉原理给出了一种复式光子晶体的光束配置,并编写了MATLAB仿真程序,仿真结果与理论预测符合得很好。在此基础上,研究了单束、两束、三束以及四束光的不同偏振组合对复式光子晶体元胞的影响规律。研究结果表明,光束偏振组合对元胞的影响十分显著,在不同的偏振组合条件下可以获得双水滴状、双圆形等各种元胞形状;当所有光束同为线偏振时,复式光子晶体具有最佳的对比度。此外,本文还探讨了入射光初相位的变化对复式光子晶体元胞的影响。研究结果对于设计具有各种元胞形状的复式光子晶体具有指导意义,并可用于物理实验教学。
材料 光子晶体 全息干涉法 复式微结构 数值仿真 偏振组合 对比度 
光学学报
2021, 41(11): 1116002
作者单位
摘要
1 华南理工大学物理与光电学院, 广东 广州 510641
2 广东晶启激光科技有限公司, 广东 东莞 523808
拓扑光子态是具有单向传输特性的新型波导态,展示出抗背向散射、障碍物及缺陷免疫等独特而神奇的物理性质。拓扑光子态因其独特性在拓扑激光器、量子信息、混合集成光路、非线性光学等领域具有广泛的潜在应用。磁光光子晶体为实现拓扑光子态、探索拓扑光子态新物性提供了重要平台。本文聚焦磁光光子晶体中拓扑光子态的研究进展,首先回顾有序、无序晶格中的拓扑光子态,揭示拓扑光子态的微观物理图像。接着讨论时间和空间反演对称性双破缺体系中的拓扑光子态,简述反手性拓扑光子态的产生。然后介绍宽带拓扑光子态及拓扑慢光态研究,展示新颖的拓扑光学现象及器件设计。最后针对磁光光子晶体中拓扑光子态研究面临的关键问题、未来发展趋势进行分析和展望。
光学器件 磁光光子晶体 拓扑光子态 微观物理图像 器件设计 
光学学报
2021, 41(8): 0823015
作者单位
摘要
1 华南理工大学 物理与光电学院,广东 广州 510641
2 广东晶启激光科技有限公司,广东 东莞 523808
超透镜是一种由二维亚波长阵列结构表面所设计的透镜,其对光场中振幅、相位和偏振的调控能力较灵活,同时具有低损耗、易集成、超轻薄等优点,近些年引起了科研人员广泛的研究兴趣。然而在大多数情况下,针对特定波长设计的超透镜会遭受较大的色差,从而限制了其在多波长或宽带应用中的成像作用。超透镜因其二维平面结构引入了新的自由度,在对色差的消除上体现了新的潜力。文中报道了多种不同的消色差超透镜设计及其消色差调控机理,并对现有的消色差超透镜从调制波段类型进行了分类,如对离散波长的和对连续波长的消色差超表面透镜,后者又可从工作模式上分类为透射型和反射型,最后介绍了超透镜阵列在成像上的应用以及其在大景深宽带消色差器件上的前景。
超表面 超透镜 消色差聚焦透镜 metasurfaces metalens achromatic focusing lens 
红外与激光工程
2021, 50(1): 20211005
作者单位
摘要
华南理工大学物理与光电学院, 广东 广州 510641
从多光束干涉基本原理出发,对激光全息制作光子晶体的普遍规律和影响因素进行了研究。进一步通过Matlab软件进行数值仿真,以三角晶格为例系统研究了光束的不同偏振类型组合对光子晶体微结构的影响。利用三角晶格光束配置的对称性,在等光强条件下研究了三组共10种不同光束偏振组合对微结构的光强极大、极小值和对比度的影响,进一步总结了激光偏振改变时光子晶体微结构的变化规律,并得到了实现最佳对比度三角晶格微结构的偏振组合。
材料 光子晶体 激光全息 数值仿真 偏振 
激光与光电子学进展
2016, 53(9): 091601
作者单位
摘要
华南理工大学物理与光电学院, 广东 广州 510640
研究了具有二重旋转对称性的椭圆介质柱光子晶体的宽带全角准直色散特性及其在分束器方面的应用。利用平面波展开法计算其色散关系,发现该类结构的TE 偏振模式在较宽的带宽内存在跨越整个第一布里渊区的平直等频线,利用这些平直等频线实现了宽带全角超准直光传输。在此基础上设计了一种Y 型能量分束器,时域有限差分(FDTD)仿真结果表明,该分束器对内置二维点光源和高斯光源均具有很好的分束性能。以上研究在光子器件集成、定向耦合等领域具有潜在的应用价值。
材料 光子晶体 对称性 超准直效应 能量分束器 
光学学报
2015, 35(11): 1116002
作者单位
摘要
1 广东开放大学广东理工职业学院, 广东 广州 510091
2 华南理工大学物理与光电学院, 广东 广州 510640
光子晶体是类比固体晶格制作的新型人工材料,激光全息法是制作光子晶体的重要方法之一,光束偏振在其中起到关键作用.从多光束干涉原理出发,以斜方光子晶体为例探讨了其全息制作的设计思路及光束构型.进而结合计算机模拟,系统研究了线偏振、圆偏振、椭圆偏振等不同偏振组合对“原子”的影响,发现偏振组合和光强比对“原子”形状、取向和位置存在显著影响.进一步设计实验进行验证,结合计算机实时监控调节各光束的偏振和光强,获得了不同偏振组合和光强比下的多种光子晶体结构,发现实验结果与理论预测、数值模拟均符合得很好.该研究不仅有助于提高特定“原子”光子晶体的设计效率,而且可有效降低偏振操控的盲目性,提高实验效率.
材料 光子晶体 全息制作 计算机模拟 偏振组合 实时显示 
光学学报
2015, 35(9): 0916002
作者单位
摘要
华南理工大学理学院物理系,广东 广州 510640
利用传输矩阵法详细研究了形如(HL)kA(LH)k的含N个耦合缺陷一维光子晶体的透射相位特性。研究表明, k=0时,光子晶体的透射相移呈近线性变化;而k≥1时,透射相位曲线在整个禁带范围内呈阶梯变化,且在每个 缺陷模附近透射相位随频率迅速改变, 其相移量约等于π。当在光子晶体中引入非线性折射率材料时,折射率的微小改变将导致透射光产生π相移, 而且此相移过程中透射率接近于零,这有利于减少动态啁啾对透射光信号的影响。光子晶体这种π透射相移 特性可用于设计各种新型相位器件。根据这一原理,设计了全光开关及逻辑门并讨论了其工作原理。
光电子学 光子晶体 传输矩阵法 相位 全光开关 逻辑门 optoelectronics photonic crystals transfer matrix method phase all-optical switches logic gates 
量子电子学报
2013, 30(2): 250

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