作者单位
摘要
兰州交通大学 电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
在二维光子晶体中嵌入了线缺陷,利用线性干涉效应和波导耦合,设计了一种基于二维光子晶体的同或门和与非门结构。主要采用平面波展开法对该二维光子晶体的能带结构进行分析,采用时域有限差分法,结合线性干涉效应,在Rsoft平台对所设计的同或门和与非门进行稳定电场图和归一化功率仿真。仿真结果标明:设计的同或门对比度高达29.5 dB,响应时间为0.073 ps,数据传输速率为13.7 Tbit/s;设计的与非门对比度高达24.15 dB,响应时间为0.08 ps,数据传输速率为12.5 Tbit/s。这些结果表明所设计的结构对比度高、响应时间短和数据传输速率快。
光子晶体 逻辑门 时域有限差分法 干涉 对比度 photonic crystal logic gate finite difference time domain method interference contrast 
中国光学
2024, 17(1): 245
作者单位
摘要
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
基于时域有限差分法仿真模拟了毫米级超材料的中远红外光谱响应,并结合电场散射效应分析了毫米方形图案的边缘电场分布对红外反射率的影响。通过参数扫描法优化得到了方形单元的最优厚度。将边缘区域离散化为独立单元,并将xy方向分别设置为完美匹配层(PML)、periodic边界条件,通过迭代计算及加权叠加获得了毫米方形超材料的红外光谱响应及电场分布。结果表明,该超材料在2~16 μm内的红外反射率保持在81.9%以上,最高可达87.05%。当图案占空比相同时,单元周期的减小增强了超材料边缘区域的电场散射效应,导致其在8~10 μm远红外波段内的反射率保持在84.25%以上。实测结果与仿真结果较好地吻合,这为毫米级红外辐射抑制超材料的设计提供了新的思路。
光学设计 毫米级超材料 电场散射效应 时域有限差分法 中远红外高反射 
光学学报
2024, 44(4): 0422001
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
超透镜是基于超表面对光场调控的成像器件,由于其具有体积小型化、工艺流程化的优势,在器件轻量化、便携性方面具有很好的应用前景。针对当前市场对透镜的体积需求,使用时域有限差分法模拟了一种新型结构的超透镜,它是基于光子晶体的平板超透镜,尺寸为长2 μm,宽1 μm,工作波长在717 nm可见光波段。该平板超透镜以TiO2波导作为衬底,由Au和GaP两组周期相同的光子晶体呈相切的结构共同蚀刻在TiO2波导上,模拟研究透镜成像效果。此外通过引入一系列不同形状的缺陷,研究其对平板透镜成像结果的影响,结果表明,当缺陷结构为矩形尺寸:Lx = 0.5 μm,Ly = 0.8 μm时,该平板超透镜呈现出最好的成像效果,达到了0.556 λ数值的超分辨,极大地提高了成像质量。未来该平板超透镜在可便携的成像设备,AR,VR以及小型医疗设备等各个领域具有极大的发展潜力。
超透镜 时域有限差分法 超分辨 光子晶体 衍射极限 superlens finite-difference time-domain method super resolution photonic crystal diffraction limit 
光学仪器
2023, 45(6): 33
孙国斌 1张锦 1,*季雪淞 1胡驰 1[ ... ]刘严严 2,**
作者单位
摘要
1 西安工业大学 光电工程学院,西安 710021
2 电磁空间安全全国重点实验室,天津 300308
设计出一种工作在可见光波段宽入射角度范围具有高消光比的金属偏振分束光栅。采用等效介质理论对金属偏振分束光栅原理进行定性分析,利用严格耦合波理论和时域有限差分法对金属Al光栅进行数值仿真并详细分析了结构参数中周期、高度以及光波长和入射角度等参数对偏振特性的影响。结果表明:当Al光栅占空比为0.5,周期为0.15 μm,光栅脊高度为0.15 μm时,在0.4~0.7 μm波段和45°±10°入射角范围内,该金属偏振光栅对TM波高透射,对TE波高反射,光栅透射消光比平均35 dB,反射消光比平均12 dB,最后对制作的金属偏振光栅进行消光比测量,验证了设计结果的正确性。该研究结果对设计和制备高衍射效率、高消光比、宽波段宽入射角度范围的偏振分束器具有较好的实践指导价值。
亚波长金属光栅 偏振分束 等效介质理论 严格耦合波理论 时域有限差分法 Subwavelength metal grating Polarization beam splitting Equivalent medium theory Rigorous coupled wave analysis theory Finite difference time domain method 
光子学报
2023, 52(12): 1205002
作者单位
摘要
上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
采用有限时域差分(FDTD)法仿真了不同闪耀光栅结构上的银(Ag)薄膜模型。在633 nm的激发光下,闪耀光栅上周期为1/1200 mm、厚度为15 nm的Ag薄膜模型产生了较强的局域表面等离子体共振(LSPR)效应。利用机械刻划工艺和电子束蒸发镀膜工艺成功制备了这种Ag光栅薄膜,从而大幅降低了图案化电场增强薄膜的制备成本和难度。利用该电场增强Ag薄膜,基于表面增强拉曼散射(SERS),对亚甲基蓝染料进行检测,SERS信号强度增强,与FDTD仿真结果吻合。同时,基底不同位置处的主要特征峰强度的相对标准偏差(RSD)值都小于17%,薄膜表现出良好的均匀性和再现性。
薄膜 局域表面等离子体共振 有限时域差分法 金属薄膜 闪耀光栅 表面增强拉曼散射 
中国激光
2023, 50(23): 2303101
作者单位
摘要
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
2 南京邮电大学贝尔英才学院,江苏 南京 210023
随着光通信产业和光互联技术的高速发展,具有高调制速率且易集成的小尺寸电光调制器件研究越来越重要。提出了一种以硅绝缘体(SOI)材料为基底的光子晶体纳米梁腔(PCNC)反射壁下载型电光调制器。信号光经过主线波导后首先被锥形波导耦合进一维光子晶体纳米梁腔中,然后进入下载波导并输出。优化主线波导与下载波导中反射圆孔的位置与个数,可以提高器件的整体透射率。纳米梁腔采用圆孔形渐变孔径,使得光束更好地被束缚在腔内。同时,在纳米梁腔两侧引入掺杂以形成PN结,施加较低偏压以改变纳米梁腔的谐振波长,从而实现工作波长光信号的“通”“断”调制。运用三维时域有限差分(3D‐FDTD)法对调制器的光学特性和电学性能进行仿真分析。结果表明,该电光调制器可以实现波长为1550.01 nm的光信号调制,调制电压仅为1.2 V,插入损耗为0.2 dB,消光比为24 dB,面积仅为54 μm2,调制速率为8.7 GHz,调制带宽为122 GHz,调制速率下的能耗仅为4.17 pJ/bit。所提出的电光调制器结构紧凑,性能优异,有望应用于高速大容量光通信系统和集成硅光子技术等领域。
光通信 载流子色散效应 时域有限差分法 光子晶体纳米梁腔 硅基波导 电光调制器 
中国激光
2023, 50(19): 1901005
作者单位
摘要
闽南师范大学物理与信息工程学院,福建 漳州 363000
近年来,Rh纳米结构因在紫外波段有较强的局域表面等离激元共振(LSPR)效应,且材料的物理化学性能稳定,引起了广泛关注。以Rh纳米结构为研究对象,采用时域有限差分法系统地模拟并分析200~400 nm波段圆柱状Rh纳米阵列结构的消光特性和电场强度分布,以此研究Rh纳米结构的局域表面等离激元共振特性。结果表明:Rh纳米结构的LSPR特性与其直径、高度、间距以及周围折射率都有极强的相关性。通过这些参数的变化可以有效调制Rh纳米结构的LSPR共振波段,这对实现Rh纳米结构LSPR效应在紫外吸收、探测等相关领域应用具有重要参考意义。
光电子学 局域表面等离激元共振 Rh纳米结构 时域有限差分法 消光光谱 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1925001
林健 1刘雨潇 1符强 3李军 1[ ... ]陈伟伟 1,*
作者单位
摘要
1 宁波大学 信息科学与工程学院,宁波 315211
2 温州大学 电气与电子工程学院,温州 325035
3 宁波大学 科学技术学院,宁波 315300
提出了一种基于锥形渐变耦合结构的可扩展多模弯曲波导。该器件利用模式等效折射率匹配原理,通过对称的锥形渐变耦合结构,实现高阶模式与基模的相互转化,完成多模弯曲传输功能。同时,结合时域有限差分方法和粒子群优化算法,优化锥形渐变耦合结构区域,提升器件性能。实验测试结果表明,在1 520~1 600 nm的波长范围内,当输入模式分别为TE0、TE1、TE2、TE3和TE4时,该器件的插入损耗分别小于1.71 dB、3.04 dB、2.90 dB、3.16 dB和4.00 dB,对应的串扰分别小于-10.60 dB、-11.35 dB、-10.92 dB、-10.35 dB和-11.45 dB。
集成光学 多模弯曲波导 粒子群算法 锥形耦合器 有限时域差分法 Integrated optics Multimode waveguide bend Particle swarm optimization algorithm Tapered coupler Finite difference time domain method 
光子学报
2023, 52(7): 0713001
作者单位
摘要
中国石油大学(华东)理学院,山东 青岛 266580
具有超高品质因子的光学微腔是构造各种集成光子器件的重要组件,以光子晶体微腔为基础的混合微腔为实现强烈的光和物质相互作用提供了一个新颖的平台,在腔量子电动力学、集成单光子源、量子计算等方面都具有十分广阔的应用前景。本文基于双异质结构光子晶体微腔,结合蝶形金纳米天线等离激元结构,设计实现了一种可见光波段的新型光子-等离激元混合微腔,并通过改变蝶形金纳米天线的间隙、角度、长度、厚度、相对位置等结构参数,利用三维时域有限差分法研究了等离激元纳米结构对混合腔的品质因子、有效模式体积、品质因数的调控规律,模拟结果显示,混合腔的有效模式体积和品质因数分别始终稳定在10-6λ/n3和108λ/n-3数量级,最佳品质因数值可达5.730689×108λ/n-3,优于其他类型的微腔。
光电子学 纳米光子学和光子晶体 光子晶体微腔 等离激元 纳米天线 品质因子 时域有限差分法 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1525002
作者单位
摘要
河北工业大学 能源与环境工程学院,天津 300401
将纳米流体用于光谱分频(spectral beam splitting, SBS)型PV/T系统可提高系统效率,合适粒径的纳米颗粒(nanoparticles, NPs)能有效过滤光伏电池光谱响应外的太阳辐射。采用时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD)模拟了Au、Ag、Cu、Fe3O4、ZnO、TiO2六种NPs的光学特性,以单晶硅太阳能电池的光谱响应为例,研究了粒径为20 nm~200 nm六种NPs的光吸收性能,并将契合度作为评价指标优化粒径。结果表明:NPs的光学性质对其粒径大小非常敏感,通过改变NPs粒径,可在较宽范围内调节散射、吸收和消光峰位置,且其峰值均随粒径增大而增加。金属NPs对太阳辐射的吸收能力优于非金属NPs,6种NPs单位体积最大吸收功率分别为21.88 GW/m3、17.95 GW/m3、20.16 GW/m3、2.54 GW/m3、1.02 GW/m3、0.27 GW/m3。契合度指标分析表明,适用于SBS型PV/T系统的6种NPs的最优粒径分别为20 nm、50 nm、20 nm、170 nm、110 nm、20 nm。
PV/T系统 纳米颗粒 时域有限差分法 契合度 粒径优化 PV/T system nanoparticles finite difference time domain method degree of appropriateness particle size optimization 
应用光学
2023, 44(4): 699

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!