渭南师范学院物理与电气工程学院, 陕西 渭南 714099
运用平面波法研究了光波入射二维光子晶体时的模场分布，包括周期性结构、中心引入点缺陷和线缺陷三种情况。结果表明：对于完全周期性光子晶体，其模场是波矢量k 的周期性函数；不同的k 即使对同一个能带也存在不同的模场分布；模场主要分布在高介电常数的区域，且呈现高度对称性；除了简并模，相邻模场正交；模场分布形状与晶格结构有关，正方晶格模场呈现正方形分布；而对于不同的点缺陷，点缺陷半径不同，模场分布不同；当二维光子晶体中存在线缺陷时，其模场分布在缺陷及其周围的区域，呈现明显的周期对称性。
材料 光子晶体 平面波法 模场分布 激光与光电子学进展
2015, 52(10): 101601
湖南大学 计算机与通信学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室,湖南 长沙 410082
基于光纤模式理论,研究了三层平顶模光纤的波导色散特性,分析了光纤折射率的分布和芯径大小的改变对其波导色散的影响。结果表明,平顶模式微纳光纤与常规微纳光纤及大芯径平顶模式光纤的波导色散特性均不同。在0.3-1.6 μm波段内,当光纤折射率分布发生变化时,其波导色散曲线唯一的极小值有规律地增大或减小,并出现蓝移或红移现象;而当芯径尺寸减小时,波导色散极小值明显减小,但极小值点位置都出现在0.6 μm处。无论是光纤折射率分布还是芯径大小发生变化,在1.3-1.6 μm长波段,其波导色散曲线增势均趋缓,且值渐趋于零,尤其当芯径大小发生变化时这种趋势更明显。
光电子学 微纳光纤 模式理论 平顶模 色散 激光与光电子学进展
2010, 47(6): 060601
湖南大学 计算机与通信学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
基于光纤模式理论,数值研究了含有介电薄层微纳光纤的模场特性,尤其是薄介电层厚度和折射率对模场和能流密度的影响。结果表明,介电薄层的引入对微纳光纤纤芯和薄介电层中的模场特性影响不大,但对外包层中的模场影响较大。
微纳光纤 介电薄层 模场 能流密度 激光与光电子学进展
2010, 47(6): 061601
湖南大学 计算机与通信学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室,长沙 410082
为了研究微纳光纤的导波和远场辐射特性,采用模式理论和衍射理论分析了微纳光纤芯径与模场、z向能流密度、有效模面积和远场强度的关系,并通过拉锥光纤进行了实验验证。结果表明,通过合理设计,微纳光纤的大部分能量在包层中以倏逝波的形式传输,光纤的有效模面积可以超过1000μm2。拉锥光纤的实验证实了微纳光纤可以有效地传输导波并把其辐射出去。
激光技术 微纳光纤 模式理论 远场 laser technique micro/nano fiber modal field theory far-field radiation
设计一种新型光子晶体光纤,可在300 nm带宽范围内实现近零超平坦色散特性.光纤端面上所有空气孔按照通常的三角形规则均匀排列,中央位置十三个排列成雪花形的空气孔小于其它空气孔,这些孔共同构成光纤的纤芯.这类晶芯型光子晶体光纤与传统光子晶体光纤相比具有较大的模场面积,尤其是,通过最佳化匹配晶芯和包层中的空气孔大小可以在300 nm带宽范围内实现超平坦化色散特性,甚至可得到近零色散的平坦化色散曲线.尽管光纤的晶芯为雪花状,但近场很快会演化为类高斯型场分布.
光子晶体光纤 雪花形晶芯光子晶体光纤 大模场面积 色散平坦化 近零色散 Photonic crystal fiber (PCF) Photonic crystal fiber with snowflake crystal core Large modal field area Dispersion-flattened Near zero dispersion.
采用科尔霍普夫(Cole Hopf)变换法,将渐变折射率波导导模的本征值方程变换为里卡提(Riccati)方程,通过较简洁的数学演算导出导模的传播常量与模场分布的解析解,给出了平方律分布、对称爱泼斯坦(Epstein)分布、爱泼斯坦层的平板波导与平方律分布圆光纤4种折射率分布的计算公式。
: 渐变折射率波导 传播常量 模场 科尔霍普夫变换 里卡提方程
