1 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
鉴于金属光子晶体结构在滤波、极化、传感、成像等领域的重要作用, 研究了基于三角形晶格的金属光子晶体的超常透射、光子能带和表面波特性。采用三维时域有限差分法对金属光子晶体结构建模, 同时解释超常透射机理;推导和讨论光子能带沿着ΓK和ΓM晶格方向的能带图, 分析不同的表面波特征, 并解释非对称入射下观察到的三角形的两个晶格方向模式分裂效应;建立了描述这种模式分裂效应的精确的表面模式谐振频率公式, 并对金属光子晶体的色散进行了定量分析。研究结果可为太赫兹功能器件的研究提供参考。
时域有限差分 金属光子晶体 光子能带 表面波 角度依赖性 finite difference time domain metallic photonic crystal photonic band surface waves angular dependence
采用改进的平面波展开方法计算一维和二维金属/介质结构光子晶体的光子能带，分析光子禁带特性与介质、金属层厚度的关系，并与介质/介质光子晶体进行比较。结果表明含金属的光子晶体更易出现光子带隙，可用作宽带隙材料，更易于研究光子晶体内自发辐射禁戒和光子局域等现象。计算圆柱型和圆孔型两种二维光子晶体的光子态密度，所得结果与光子能带结构相吻合。结合实际材料计算一维金属/介质光子晶体的光子能带结构与材料厚度的关系，结果表明随着介质层厚度的增加或金属层厚度的减少，透射光的波长会增加。
材料 光子晶体 光子能带 平面波展开方法 态密度 光子禁带 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 031602
新疆大学物理科学与技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
研究了二维光子晶体结构的带隙宽度随溶液浓度变化的关系，选择二维三角晶格光子晶体(Si 和Ge)作为基底,在空气孔内填充待测质量摩尔浓度不同的混合二元溶液材料，得到了二元溶液填充的光子晶体在不同偏振模式下光子禁带结构。结果表明，溶液的质量摩尔浓度变化与晶体禁带宽度接近线性关系，而线性相关程度受背景介质柱材料的影响。不同背景基底晶格的光子晶体带隙宽度随溶液质量摩尔浓度的不同，其光子带隙(PBG)发生变化。这在溶液质量摩尔浓度检测应用方面有一定的指导作用。
光学器件 光子晶体 平面波展开法 二元溶液 浓度检测 光子能带结构 激光与光电子学进展
2015, 52(6): 061603
新疆大学物理科学与技术学院, 新疆乌鲁木齐830046
运用平面波展开法，研究了光子晶体在溶液浓度检测领域上的应用。选择二维三角晶格光子晶体(Si 和Ge)作为基底，在空气孔内填充待测百分比浓度不同的混合二元溶液材料，得到了二元溶液填充的光子晶体在不同偏振模式下的光子禁带结构。结果表明，以二元溶液作为空气圆孔中的介质材料，当溶液质量百分比浓度不同时光子带隙(PBG)会发生变化。这对溶液质量百分比浓度检测应用方面有一定的指导作用。
光学器件 光子晶体 平面波展开法 二元溶液 光子能带结构 激光与光电子学进展
2015, 52(1): 011203
1 南京邮电大学理学院, 江苏 南京 210023
2 东南大学毫米波国家重点实验室, 江苏 南京 210096
3 东南大学物理系, 江苏 南京 211189
研究了空气/金属介质超晶格结构界面处的表面等离极化激元。采用传输矩阵法，得到了金属介质层状超晶格结构的能带分布以及表面等离极化激元色散曲线，发现通过调节界面处金属层厚度可以有效地调控表面电磁模式分布。若在金属层中外加静磁场，破坏了系统的时间反演对称性，表面等离极化激元表现出非倒易的特性。尤其在一定频率区间，会出现单方向传播的表面等离极化激元。
表面光学 表面等离极化激元 色散关系 光子能带结构 单向传播
1 枣庄学院物理与电子工程系，山东 枣庄 277160
2 郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室，河南 郑州 450052
为了得到太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性，利用平面波展开法数值模拟了三角晶格能带结构和态密度分布，得出E偏振当填充率f=0．9069和H偏振f=0．7346时出现最大光子带隙，在f=0．8358出现最大完全光子带隙。计算表明，增加介电常数的差值，太赫兹波在三角晶格光子晶体中传播的带隙增加了，光子晶体态密度的分布验证了存在光子带隙的范围。研究结果为太赫兹波器件的开发提供了理论依据。
激光技术 太赫兹波 平面波展开法 三角晶格 光子能带结构 光子晶体态密度 laser teclinique THz wave plane wave expansion method triangular lattice photonic band structure photon density of states
1 郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室,河南,郑州,450052
2 北京交通大学理学院,北京,100044
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所,天津,300072
本文用平面波展开法研究了太赫兹波(THz)在二维正方晶格光子晶体中的传播特性.分析了晶格常数为α=0.1mm的正方晶格介质柱二维光子晶体,在0～1.8THz频段范围内,通过数值计算,发现当介质圆柱半径r=0.2α时,E偏振出现最大绝对光子带隙,带隙位于0.283-0.400THz,带隙宽度为0.117THz,相应的带隙波长范围为84.9μm至120μn,处于THz波段,并分析了随着相对介电常数差值的增大出现的TM带隙宽度增大.研究结果为THz器件的开发提供了理论依据.
太赫兹波 光子晶体 平面波展开法 正方品格 光子能带结构
1 曲阜师范大学物理工程学院,山东,曲阜,273165
2 天津大学激光与光电子研究所,天津,300071
3 郑州大学激光与光电信息技术重点实验室,河南,郑州,450052
利用传输矩阵法计算了一维光子晶体的光子带隙结构,分析了有限周期一维光子晶体的反射率及有缺陷的有限周期一维光子晶体的反射率,并讨论了它们的特征.
传输矩阵 光子晶体 光子能带 反射率 缺陷
研究了光在一维周期性介电材料中的传播特性, 指出传统的高反膜只是光子晶体的一个特例, 从而从光子晶体的角度对多层膜系的设计提出了一条新的思路, 同时研究了材料的介电常数以及结构与高反带带宽之间的关系。 最后通过在多层膜中引入掺杂(中间一层被另一种介质所代替), 得到第一能隙中掺杂模式的频率与掺杂材料的介电常数之间的对应关系, 由此提出一种精确测量介质介电常数的方法。
光子晶体 光子能带 掺杂 缺陷频率 一维周期性介电材料
