光子晶体太赫兹波导带隙的研究
矩形缺陷光子晶体太赫兹波波导的慢波特性
矩形缺陷光子晶体太赫兹波波导的慢波特性潘武;徐政珂;张红林;邓珊;刘子辰【摘要】A kind of photonic crystal defect waveguide with rectangular holes which works in the terahertz domain is designed.Firstly,the band-gap property of the triangular air hole photonic crystal is analyzed.A line defect is intro-duced into the photonic crystal to form the waveguide.The air holes adjacent the defect are set as rectangle.The effect of the rectangular holes size on the band gap and the group velocity of the waveguide is analyzed and the holes size is obtained.The effect of the width of band gap on the defect mode is also studied.Then the defect mode frequency is moved to the target frequency 338 GHz by optimizing.A low group velocity of c0/1 543 (c0 =3 ×1 08 m/s)at the Bril-louin boundary is realized by using the photonic crystal defect THz waveguide with rectangular holes.Then its good slow-wave characteristic is proved.%设计了一种工作于太赫兹波段的矩形孔缺陷光子晶体慢波波导。
光子晶体带隙研究的开题报告
三维CsCl-型，NaCl-型复式格子声子/光子晶体带隙研究的开题报告1. 研究背景：三维CsCl-型和NaCl-型复式晶格结构在材料科学中占有重要地位。
这两种结构在材料的性能、物理及化学性质等方面都有极为重要的影响。
近年来，人们发现在这两种结构中存在着声子/光子带隙现象。
这种一维或二维的禁带现象在晶体中广泛存在，其研究对于材料的应用和研发具有非常重要的意义。
因此，本文将从理论和实验两方面出发，对三维CsCl-型和NaCl-型复式晶格中的声子/光子带隙行深入研究。
2. 研究目的：本文旨在利用计算机模型和实验手段探究三维CsCl-型和NaCl-型复式晶格中的声子/光子带隙现象。
主要目的为：（1）建立合适的计算机模型，模拟不同温度、不同压力等条件下CsCl-型和NaCl-型复式晶格中声子的振动情况，确定不同频率下声子的能量状态。
（2）利用计算机模拟，分析三维CsCl-型和NaCl-型复式晶格中的声子/光子带隙现象。
研究随着温度、压力等参数的变化，声子/光子带隙的大小、位置以及形态的变化。
（3）通过实验手段获取实际的声子/光子带隙数据，验证计算机模拟结果的准确性。
3. 研究内容：（1）建立三维CsCl-型和NaCl-型复式晶格的计算机模型。
通过密度泛函理论（DFT）等方法，建立CsCl-型和NaCl-型复式晶格的计算机模型，包括晶格常数、原子坐标等。
（2）分析声子/光子带隙的形成机理。
分析声子/光子带隙形成的基本原理，研究声子在晶格中的散射等过程。
（3）计算声子的振动模式和带隙状态。
通过建立晶格的动力学方程和DFT计算等方法，计算得到CsCl-型和NaCl-型复式晶格中声子的振动模式和带隙状态，包括高频、低频声子的能量和频率，以及带隙大小等数据。
（4）实验获取声子/光子带隙数据。
通过光谱仪等实验手段获取到CsCl-型和NaCl-型复式晶格中声子/光子带隙的实际数据，并与计算机模拟结果进行比较，验证其准确性。
光子晶体中的能带结构与光学波导效应
光子晶体中的能带结构与光学波导效应引言随着人类对光学科学的不断深入研究，光子晶体作为一种新兴材料，引起了广泛的关注。
光子晶体是一种具有周期性结构的介质，在此结构中光的传播被限制或操控，从而产生一系列独特的光学效应。
其中，能带结构和光学波导效应是光子晶体中最为重要的两个方面。
本文将详细介绍光子晶体中的能带结构和光学波导效应，并探讨其在光学应用中的潜在价值。
光子晶体的基本概念光子晶体，又称为光子晶格或光子带隙材料，是一种具有调制折射率的周期性结构。
与电子晶体类似，光子晶体中也存在能带结构，即光子带隙。
光子晶体的制备方法多种多样，可以根据不同的应用需求选择不同的制备方法。
典型的制备方法包括自组装、纳米加工以及溶胶凝胶等。
光子晶体的周期性结构导致了光子能量的禁带结构，其中的带隙区域在光学波长尺寸范围内，可以对特定波长的光进行完全或部分的反射或禁闭。
这种能带结构的调控使得光子晶体能够在光学通信、光学传感、光电子器件等领域发挥重要作用。
光子晶体中的能带结构光子晶体中的能带结构指的是光子晶体中光的能量在空间中的分布状态。
光子晶体的能带结构如同电子在晶体中的能带结构一样，可以分为导带和禁带。
导带中的光子能够在光子晶体中自由传播，而禁带中的光子能量被禁止传播，因此禁带区域内的光子形成了光子带隙。
光子晶体中的能带结构可以通过调节晶格结构、折射率的变化以及周期性的改变等方式进行调控。
通过控制光子晶体的周期性结构，可以改变能带结构的宽度和位置，从而实现对特定波长的光进行选择性的传播或反射。
通过调节光子晶体的尺寸和结构参数，可以实现对带隙位置和宽度的调控。
光子晶体中的能带结构对光的传播产生重要影响。
当光的波长与光子晶体中的禁带结构相匹配时，光将无法通过光子晶体，从而形成光学隔离效应。
这种能带结构的特性在光学通信和光学传感中具有广泛的应用潜力。
光子晶体中的光学波导效应光学波导效应是指在光子晶体中通过调节结构参数，使得光在材料内部进行导波传输的现象。
光子晶体和光子晶体光波导
光子晶体和光子晶体光波导光子晶体和光子晶体光波导：光的奇妙世界在现代科技快速发展的今天，光子晶体和光子晶体光波导作为光学领域的研究热点，成为了科学家们探索光的奇妙世界的重要工具。
光子晶体是一种周期性结构，在其中光的传播受到周期性介质折射率的调制和调控，而光子晶体光波导则是光子晶体的一种应用，用于实现光信号的传输和控制。
本文将对光子晶体和光子晶体光波导进行详细介绍和讨论。
光子晶体，顾名思义，是由光子构成的晶体结构。
在光子晶体中，光的传播受到禁带和能带结构的影响。
禁带是指光的频率在某些范围内被禁止传播，而能带则是指光的频率在某些范围内被允许传播。
光子晶体的禁带结构可以通过调控晶体的周期性结构来实现，比如调整晶格常数或改变周期性结构的孔隙大小。
通过这种方式，科学家们可以在光子晶体中实现光的频率选择性传播和控制，从而为光的应用提供了崭新的可能。
光子晶体的研究已经在光学通信、传感器、光电子学等领域取得了重要的进展。
以光学通信为例，光子晶体的禁带结构可以实现光的频域解复用，即将不同频率的光信号通过光子晶体的禁带和能带结构分离出来，从而实现多路光信号的传输。
这种方式优于电子通信中的频域解复用，因为光的传输速度远高于电子。
此外，光子晶体还可以用于制作高效率的传感器，利用光子晶体的禁带结构对特定频率的光进行传感和检测。
这些应用都是基于光子晶体对光的频率选择性传播和控制的能力。
与光子晶体相联系的是光子晶体光波导，光波导可以理解为光的导管，用于实现光信号在光子晶体中的传输和控制。
光子晶体光波导可以通过在光子晶体中引入缺陷或改变晶格的方式实现。
通过在光子晶体中引入缺陷，可以实现光信号的传输和分布控制。
通过改变晶格结构，可以实现光信号的弯曲和反射。
这样，光子晶体光波导可以作为光学电路中的光传输线路、调制器、分路器等功能组件，实现对光信号的传输、调控和处理。
光子晶体与光子晶体光波导的研究旨在实现光信号的高效传输和控制。
由于光子晶体可以实现对光的频率选择性传播和控制，因此在光通信和光电子学应用中具有重要的意义。
光子晶体波导
光子晶体波导光子晶体波导是一种利用光子晶体结构产生波导效应的光学器件。
所谓光子晶体是指一类具有周期性结构的光学介质材料，其晶格常数与光波长相当，因此对光具有特殊的衍射和散射特性。
光子晶体波导利用这一特性，在光子晶体内部形成能够在其中传播的光波，实现光信号的分支和转导。
下面我们将对光子晶体波导的原理、制备和应用进行详细介绍。
一、光子晶体波导的原理光子晶体波导的波导效应来源于光子晶体的色散特性和布拉格散射效应。
所谓色散效应是指在介质内传播的光的波长和相速度与外界的介质相关，并表现出色散的特性。
而布拉格散射则是指光的波长和晶格周期匹配，从而在晶格结构内衍射出特定方向和波长的滞留波，形成反射和散射的效应。
当这两种效应同时存在时，就会在光子晶体的特定方向、波长和振幅范围内产生波导效应。
光子晶体波导的波导效应可以通过折射率分布、色散和光学模式的分析来解释。
对于具有正六边形晶格结构的光子晶体，其折射率分布表现为一层层相互封闭的带隙结构，其垂直与晶格面的平面波模式不能通过光子晶体传播。
而在带隙之外，光子晶体则存在一系列模式，其中有一种由于波导介质的折射率高于周围介质，从而能够在其中传播，形成光子晶体波导结构。
二、光子晶体波导的制备光子晶体波导的制备可以通过多种方法实现。
其中，溶胶-凝胶法、原子层沉积法、纳米压印法和自组装法是较为常用的方法。
溶胶-凝胶法是一种简单有效的光子晶体波导制备方法，其主要是通过在介质表面形成刻蚀或沉积波导结构的方法，形成光子晶体波导。
溶胶-凝胶法利用的是溶胶和凝胶的化学反应原理，将有机或无机前体分散在水或有机溶液中，形成胶体，之后通过升温凝胶，形成毛细管结构。
再通过腐蚀、烧结等处理，形成该结构的波导结构。
原子层沉积法是一种通过将材料在表面上依次沉积的方法制备光子晶体波导。
通过不断沉积厚度固定的单层光子晶体材料，形成多次反射和散射，最终形成波导结构。
这种方法可获得具有更加精细的结构和表面光滑的光子晶体，但其制备时间和成本相应较高。
空气孔型光子晶体带隙及波导耦合特性研究
空气孔型光子晶体带隙及波导耦合特性研究李未【摘要】为了研究2维三角晶格空气孔型光子晶体TE模和TM模偏振的禁带宽度与介质柱半径的变化关系,采用平面波展开法数值计算和分析了空气孔型光子晶体的带隙分布及波导耦合特性.结果表明,光子禁带的宽度会随着介质柱半径的大小而变化,束缚在光子晶体中的光波可以在波导和谐振腔中高效率地传输,达到选择输出光波的目的.这种特性在光学集成电路中具有重要而潜在的应用价值.%In order to study the relation between band gaps for TM and TE polarization of two dimensional air pattern photonic crystal and dielectric cylinder radius, the band gap distribution and waveguide coupling characteristics of air pattern photonic crystal was simulated with plane-wave expansion method. Results show the photonic crystal band gap varies with the dielectric radius, the optical wave confined in the photonic crystals can efficiently transmitin waveguides and resonator cavity so as to output optical wave selectively. These characteristics have important and potential application in photonic integrated circuits.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2012(036)002【总页数】3页(P228-229,250)【关键词】集成光学;空气孔型;光子晶体波导;耦合【作者】李未【作者单位】南昌工程学院理学系,南昌330099【正文语种】中文【中图分类】TN252光子晶体[1-2]是一种折射率在空间周期性变化的新型微结构材料，其最基本的特征是具有光子带隙，频率落在带隙内的光不能通过。
太赫兹光子晶体光纤传输特性及大模场数值研究报告
太赫兹光子晶体光纤传输特性及大模场的数值研究摘要：作为目前产生太赫兹波的主要辐射源之一，飞秒脉冲产生的太赫兹波具有方向性好、相干性好等优点。
另一方面，光纤激光器以光纤作为增益介质的锁模激光器可以由激光二极管(LD>直接抽运，效率高、结构紧凑、价格低廉。
由于光纤具有很大的表面积-体积比，且散热效果极好，故可利用大功率LD直接抽运,实现高功率光纤激光器，从而为高功率太赫兹辐射源的小型化、实用化设计提供一条路径。
本文运用软件数值模拟，研究了太赫兹波在太赫兹光子晶体光纤中的截止特性、色散特性、损耗特性等传输特性，并讨论了大模场面积与光纤包层结构的关系，为上述高功率、小型化太赫兹源的设计提供了一定的理论依据。
关键词：太赫兹波塑料光子晶体光纤传输特性大模场面积光纤有限元法Abstract：As one of the foremost sources to produce terahertz waves currently, femtosecond pulses generated THz waves with good direction and coherence. On the other hand, optical fiber laser can gain the mode-locked laser with high efficiency, compact structure and low price, which use fiber as gain media, pumped directly by laser diode (LD>. As it has large surface area - volume ratio and is well thermal radiation, optical fiber can be pumped directly by high-power LD to achieve high-power fiber laser. It provides the path for design practical high power THz emitters of miniaturization.In this paper, by using numerical simulation software, we analyzed the cut-off characteristic, dispersion characteristic, loss characteristic and so on of THz-PCF, and discussed the relationship between effective mode-based area and THz-PCF’s structure parameters of cladding. We do these to provide some theoretical basis for design the high power THz emitters of miniaturization what we have introduced above. Keywords: Terahertz WavesPlastic Photonic Crystal FiberTransmission Characteristics Large Mode Area FiberFinite Element Method1.引言随着超快激光<Ultrafast Laser，UL）技术的进步，为太赫兹<Terahertz，THz）波的产生提供了稳定、可靠的激光光源，使太赫兹波的理论研究和探测技术得到蓬勃发展。
光子晶体的能带结构研究及大带隙设计[1]
山东大学硕士学位论文光子晶体的能带结构研究及大带隙设计姓名：葛祥友申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：李平20060406利用光子带隙对原子自发辐射的抑制作用，可以大大降低自发跃迁而导致复合的几率。
从而降低激光器的截止电流和阈值，可制成低阈值的光子晶体激光器和高性能的光子晶体激光二极管。
图１．５是一种典型的光子晶体激光器。
它把一个中心带有缺陷的二维光子晶体放在镜面上，使光线只能沿缺陷从光子晶体上表面传出。
图１．５光子晶体激光器基于Ｊｏｈｎ在１９８７年提出的光子晶体的另一主要特征～光予局域“’，在～种经过精心设计的无序介电材料组成的超晶格中，光子呈现出很强的Ａｎｄｅｒｓｏｎ局域，通过在光子晶体中引入缺陷¨’，使得在光子带隙中产生频率极窄的缺陷，电磁波一旦偏离缺陷处就将迅速衰减，这样可以制造高性能的光子晶体光过滤器，低损耗光子晶体光滤导；如果引入的缺陷是点缺陷，利用点缺陷可把光“俘获”在某一个特定的位置，光就无法从任何一个方向向外传播，就可制成高品质因子的光子晶体谐振腔：利用光子带隙与偏振方向有关，可设计出二维光子晶体偏振片，从而制成大频率范围的光子晶体偏振器．此外，强分光能力的光子晶体超棱镜、光延迟、光开关、光放大器、光子晶体光纤、光聚焦器等也被提出。
因此，光子晶体器件极有可能取代大多数传统的光学器件，这些产品将在许多高科技领域中有着十分重要的应用．１．６．２光子晶体光纤及光通信光子晶体光纤（ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ），又称为微结构光纤（ｍｉｃｒｏ·ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｆｉｂｅｒ）或多孔光纤（ｈｏｌｅｙｔ！ｉｂｅｒ），这一概念ｄａＲｕｓｓｅｌｌ等于１９９２年提出“”。
这种光纤的包层是有序排列的二维光子晶体，其纤芯是一个破坏了包层结构周期性的缺陷。
这个缺陷可以是固体硅，也可以是空气孔。
根据光子晶体光纤的传输原理，我们一般把光子晶体光纤分成两大类ｎ“：全反射导光型（ＴＩＲ）“““１和光子带隙导光型（ＰＢＧ）ｍ““．山东大学硕士学位论文＿＿－＿＿ｌ●－－＿＿＿ｌ●－●ｌｌＥ＿ｌ＿－●●－＿＿－Ｉ————ｍｌ＿－●ｌｌ！ｇ＿－ｔ＿＿＿－－ｌ＿＿ｌ●－●＿（ａ）（ｂ）图ｉ．６（ａ）ＴＩＲ－ＰＣＦ（ｂ）ＰＢ６－ＰＣＦ截面示意圈光子晶体光纤与普通单模光纤相比有许多突出的优点：（１）光子晶体光纤可以在很大的频率范围内支持光的单模传输：（２）光子晶体光纤允许改变纤芯面积，以削弱或加强光纤的非线性效应：（３）光子晶体光纤可灵活地设计色散和色散斜率，提供宽带色散补偿。
太赫兹波段三角晶格二维光子晶体的传输特性
太赫兹波段三角晶格二维光子晶体的传输特性
梁兰菊
【期刊名称】《发光学报》
【年(卷),期】2009(030)001
【摘要】用平面波展开法研究了太赫兹(THz)波在二维三角晶格光子晶体中的传输特性.数值计算了以硅为背景的空气圆柱构成的二维三角晶格光子晶体的能带结构和态密度,计算表明在介质圆柱半径r=0.47a(a为空气介质柱的晶格常数)出现最大完全光子带隙,带隙宽度为0.070 1 THz;当r=0.49a和r=0.45a时,E偏振和H偏振分别出现最大光子带隙,带隙宽度分别0.102 2,0.192 3 THz.光子晶体能态密度的分布也表明了存在光子带隙的范围.研究结果为THz器件的开发提供了理论依据.【总页数】5页(P35-39)
【作者】梁兰菊
【作者单位】枣庄学院,物理与电子工程系,山东,枣庄,277160
【正文语种】中文
【中图分类】O431
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光子晶体波导与光导效应
光子晶体波导与光导效应光子晶体（photonic crystal）是一种周期性的材料结构，它的晶格常数与可见光波长相近，能够引起光的衍射现象。
光子晶体波导则是在光子晶体中引入一条缺陷，将光线限制在缺陷区域内传输的一种波导结构。
光子晶体波导的出现对于光导效应的研究起到了重要的推动作用。
光导效应（light guidance effect）是指在特定的光传输系统中，光线可以通过特定的路径传输，而不发生衍射和散射，实现高效率的能量传输。
在光导效应中，光线的波长决定了传输的特性，而在传统的光纤通信中，主要依靠衍射和反射来实现光的传输。
然而，随着科学技术的发展，光子晶体波导的出现使得光导效应得到了更好的实现。
光子晶体波导的设计和制备是一个复杂的过程。
首先需要确定想要传输的光波的波长范围，然后选择相应的光子晶体结构。
一般而言，光子晶体波导有平面型和三维型两种常见的结构。
平面型光子晶体波导是在二维平面上设计制备的，而三维型光子晶体波导则需要在三维空间中进行设计制备。
光子晶体波导的性能主要取决于两个方面：材料的折射率差和结构的周期性。
折射率差越大，能够限制光线的范围越大，光的传输损耗越小。
而结构的周期性则决定了光子晶体波导的带隙宽度和带隙中心。
带隙宽度决定了光波的传输范围，而带隙中心决定了波导模式的传输速度和方向。
在光子晶体波导中，光的传输主要通过两种方式：布拉格反射和全内反射。
布拉格反射是当光波传播方向与晶体周期平行时，根据布拉格衍射原理，光波被周期性结构反射回来。
而全内反射是当光波传播方向与晶体周期垂直时，根据全内反射原理，光波被晶体表面的折射率差折射回来。
光子晶体波导在通信、传感和光子集成电路等领域具有广泛的应用前景。
在通信领域，光子晶体波导可以用于光纤通信系统的端口耦合和分光器件的设计。
在传感领域，光子晶体波导可以用于设计和制备高灵敏度的光传感器，例如生物传感器、环境传感器等。
在光子集成电路领域，光子晶体波导可以用于光子芯片的制备，实现光电器件和电子器件的高度集成。