武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，湖北 武汉 430081
基于能带理论设计了一种用于红外高反射的新型一维光子晶体。根据麦克斯韦方程的传输矩阵计算基础，得到了布洛赫波与入射光频率的色散关系，并由此构建了光子晶体能带结构。入射光波在介电常数周期变化结构中的布里渊区边界多次反射后会形成驻波，从而产生光子禁带。叠加3~5 μm和8~12 μm两种周期结构的光子晶体可以使光子禁带拓宽2.2×1013 Hz。在此基础上，选用折射率色散小的材料体系Si/ZnO设计并制备了13层一维光子晶体，该晶体在3~5 μm和8~12 μm红外波段的平均反射率在91.3%以上。实验结果与仿真结果吻合，验证了模型和理论的高可靠性。
薄膜 低层数光子晶体 传输矩阵 布里渊区边界 禁带宽度调控 红外高反射
菏泽学院物理与电子工程系, 山东 菏泽 274015
在加压光折变掺铈铌酸锶钡(SBN)晶体中观察了由无衍射分立光束所产生的光子晶格。重点实验观察了三束光干涉和六束光干涉两种情况下所产生的光子晶格， 利用远场衍射图、布里渊区光谱图和傅里叶空间频谱图比较了这两种光子晶格的相同点和区别，并且进行了理论分析。结果表明由三束光干涉产生的光子晶格 更均匀稳定。另外，又分别模拟了四光束干涉、五光束干涉、七光束干涉、八光束干涉、九光束干涉和十光束干涉这几种情况下所获得的光子晶格的传输图。
非线性光学 光子晶格 无衍射光束 布里渊区光谱图 远场衍射图 nonlinear optics photonic lattice nondiffracting beam Brillouin-zone spectroscopy far-field diffraction pattern
内蒙古师范大学物理与电子信息学院, 内蒙古 呼和浩特 010022
采用光诱导光子晶格的方法，利用3 孔、4 孔、5 孔、8 孔和12 孔掩模在掺铁铌酸锂晶体中写入多重旋转对称结构的二维光子晶格。基于干涉理论，对多孔掩模干涉图样进行了数值模拟。通过实验成功地观测到了3 孔、4 孔、5孔、8 孔和12 孔布里渊区和远场衍射，并分析了布里渊区与远场衍射的对应关系，实验结果表明光子晶格图样和数值模拟一致。传统观测布里渊区的方法需要使用旋转漫反射器，观测布里渊区和写入晶格是不同的光路，而本方法只需在写入光路中加入衰减器便可观测到布里渊区，较之前的诸方法更为简单、稳定、易于调节。
非线性光学 光诱导光子晶格 布里渊区 LiNbO3:Fe 晶体 掩模 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 031902
1 广东工业大学机电工程学院, 广东 广州 510006
2 湄洲湾职业技术学院, 福建 莆田 351254
3 广东工业大学实验教学部, 广东 广州 510006
采用平面波展开法，研究了二维光子晶体点群对称对不可约布里渊区的影响。在单柱体二维光子晶体单胞中增加一个柱体，设计成不同点群对称操作数的对称结构，计算了最低5条能带的本征频率值在第一布里渊区的分布图。结果表明：在计算二维光子晶体的能带结构时，如果光子晶体的点群对称操作数为n，所取的不可约布里渊区应为整个第一布里渊区的1/n。
物理光学 不可约布里渊区 平面波展开法 光子晶体 点群对称
1 四川大学物理科学与技术学院,成都 610064
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
二维斜方晶格光子晶体在光学聚焦器件及光子晶体波导中有重要的应用价值。对二维斜方晶格的第一布里渊区进行研究发现,保持斜方晶格基矢模长比R不变,改变倾斜角θ,第一布里渊区形状将在矩形和平行六边形间交替变化,所需的倒格矢也相应地变化,利用倒格矢正交临界条件可以对第一布里渊区的形状和所需的倒格矢进行划分。最后,利用平面波展开法对一种斜方晶格光子晶体进行带隙计算,验证了这种划分的正确性。
光子晶体 斜方晶格 第一布里渊区 平面波展开法 photonic crystal orthorhombic lattice first Brillouin zone plane-wave expansion method
1 东南大学电子工程系光电子技术研究室,南京,210096
2 南京师范大学物理科学与技术学院,南京,210097
从无限周期一维光子晶体的色散关系和有限周期光子晶体的透射系数两个方面,对有限和无限周期光子晶体有效折射率的实部和虚部特性曲线分别进行了计算和分析.结果表明一维光子晶体的色散曲线与弹性电偶极子的经典色散曲线类似,在光子晶体的导带为正常色散,而在禁带呈现反常色散.并且用简约布里渊和扩展布里渊区色散曲线对文献报道中存在的两种矛盾的计算结果进行了理论的探讨.解释了导致对一维光子晶体有效折射率计算存在两种不同结果的原因.
光子晶体 有效折射率 色散 布里渊区 Photonic crystals Effective refractive index Dispersive Brillouin zones
空间积分抽样相位理论分析为消减欠采样产生的折叠混淆效应提供了理论依据.在凝视型红外焦平面热像系统中,探测单元的物理尺寸和间距决定了空间采样频率.而被探测场景的空间频率往往要高于红外焦平面阵列探测单元重复频率的一半,这种欠采样所产生的折叠混淆效应严重损坏了图像质量.本文总结了前人对此问题的讨论,在此基础上给出了旨在指导消减该混淆效应的较为完整的理论,并对微扫描及非控制情况下微位移的超分辨率技术进行了分析.
中心布里渊区 相位移因子 空间积分抽样 折叠混淆效应 超分辨率技术 central Brillouin zone phase-shi ft factor spatial-integral sampling aliasing super-resolution
