摘要：因一维光子晶体的许多应用由其场强分布特性所决定,本文研究了无规全角高反一维光子晶体场强分布的性质,结果表明在带隙内,两者的场强分布无明显差别,但在研究各种应用和器件关系最密切的带隙边缘,周期结构的场强分布只有对称性的一种;无规结构光子晶体的谱带边缘电场分布特性则完全可按应用要求进行设计和控制,为光子晶体器件设计提供了全新的思路.

摘要：针对电磁兼容材料高屏效和高透光相互制约的技术难题,本文设计了以ITO/Ag为周期的光子晶体膜。本文着重分析了制备工艺对其屏蔽效能、透光率和导电性能的影响。研究结果表明,随着氧氩比的增加,透光率和导电性提高,屏蔽效能相应降低。而在无氧的条件下沉积Ag膜,可避免在高频下屏蔽效能的降低。随着沉积温度的提高,金属Ag膜变粗糙,屏蔽效能和透光率明显降低。通过对室温沉积光子晶体膜进行高温退火,光子晶体膜的结晶度、透光率和屏蔽效能都相应提高。这种光子晶体具有高屏效和高透光的双重性能,在电磁屏蔽可视领域具有较好的应用前景。

摘要：利用光子晶体的共振隧穿效应,并结合由负折射材料引起的零平均折射率带隙,设计出一种新型的角度滤波器,使得对于某一频率范围内的入射电磁波仅在特定入射角度的波能够全透,而其他角度的波不能透过.这将在微波器件乃至光学器件上有广泛应用.

摘要：提出了一种基于二维光子晶体的波导型宽带光子晶体1×3分束器,通过在波导分支处引入一个调控介质柱并优化其半径和偏移量,可以调控分束器各输出端口的透过率;通过在两分支波导内侧引入三组带宽优化介质柱并优化其半径,可以实现分束器的宽带特性。为了提高优化效率,获得性能优良的宽带分光比可设计的分束器,利用下山单纯形算法,根据特定的分光比目标,对提出的1×3分束器进行逆向设计和研究。结果表明,不仅提高了光子晶体分束器的优化效率,而且获得了性能优良的宽带分束器。设计的1×3等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗低于0.199 dB,均匀性小于0.119 dB,响应时间在0.5 ps以内;设计的1×3不等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗不大于0.177 dB,分束方差不大于6.88×10^(-4),响应时间在0.5 ps以内。该分束器在未来全光通信网、光子高密度集成等领域具有很好的应用前景。

摘要：基于光子晶体单向传输波导,设计了一种三端口和两种四端口结构的通道下路滤波器.为取得100%的通道下路效率,运用实时耦合模理论对这三种结构进行了分析.理论分析表明该通道下路滤波器比利用光子晶体普通介质波导设计的通道下路滤波器具有更简单的结构,降低了器件制作难度.用有限元方法对滤波器结构进行了数值仿真分析,仿真计算结果表明所设计的三种结构具有超过90%的通道下路效率,与理论分析结果相符合.

摘要：利用禁带理论、等效介质理论分析了增透机理,研究了一种参数设计方法。采用FDTD方法计算了表面覆盖ITO层的六角排列圆形光子晶体出光效率。计算该结构参数的光子晶体的LED出光效率,结果表明加入ITO层的光子晶体能提高GaN基蓝光LED出光效率2倍,该参数设计思路也为光子晶体设计提供了参考依据。

摘要：随着红外探测技术的飞速发展,红外隐身材料的研制与应用在世界各国受到强烈关注。光子晶体凭借其带隙的可调控性脱颖而出。利用带隙处于红外波段的光子晶体作为表面涂层材料能够有效改变目标的红外辐射特性,实现红外隐身。利用理论和实验验证相结合的方法,对基于胶体基元自组装技术制备蛋白石型光子晶体红外隐身材料进行研究,为新型红外隐身材料的发展提供理论指导和技术支持。根据布拉格衍射定律分别确定带隙处于红外探测仪和红外夜视仪的检测波段(3~5μm和8~14μm)的光子晶体胶体基元直径范围,并通过分散聚合法合成1~2.21μm单分散性良好的聚苯乙烯胶体基元。对垂直自组装法、重力沉降法和层层自组装法3种常用的胶体基元自组装方法进行研究,提出一种恒温水浴烘培法。研究结果表明,采用该方法得到的光子晶体结构规整,带隙范围内红外透射率从80%可降至25%,红外热成像仪测试显示对60℃的背景材料红外隐身效果好;该方法具有实验设备和工艺简便、耗时较短(仅3 h)、适用微球种类多、阵列规整有序等优点。

摘要：现代探测系统由单一工作模式到复合工作模式的转变,对伪装材料的光谱特性提出了某些特殊要求。作为一种新型人工结构功能材料,光子晶体基于光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。设计了一种基于一维掺杂光子晶体的远红外与激光兼容伪装材料,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了透射光谱。制备的样品经测试,与理论曲线相吻合。结果表明,利用一维掺杂光子晶体可以实现远红外与激光兼容伪装。

摘要：考虑材料的电磁屏蔽特性和可见光透过的矛盾,设计了以铝/氧化铟锡(Ag/ITO)为周期的光子晶体薄膜以实现电磁屏蔽和可见光透过的兼容。首先根据电磁屏蔽和可视的双重需求,优化了光子晶体的组份并对其性能进行了研究。接着采用磁控溅射方法制备了以Ag/ITO为周期的光子晶体薄膜,并对光子晶体薄膜的屏蔽和可见光透光率进行了测试和分析。实验结果表明:这种光子晶体薄膜在金属Ag总膜厚大于可见光趋肤深度而远小于微波波段趋肤深度时,在可见光波段的最高透光率高达55%,而在微波x频率段的屏蔽性能最高可达65dB。通过结构设计,使薄膜的可见光透光率曲线与人眼的敏感曲线相吻合。随着每个周期Ag膜层的厚度增加,方阻相应降低,微波屏蔽性能相应提高。随着周期数的增加,薄膜的可见光透光率没有相应降低、屏蔽性能没有相应提高。设计的光子晶体薄膜在30 MHz^18GHz较宽波段的屏蔽性能均大于40dB。这种设计方法为材料的电磁屏蔽和可见光透明兼容开辟了一条新的技术途径。

摘要：采用传输矩阵法和蒸发镀膜工艺,设计并制备了一种中、远红外双波段兼容隐身的光子晶体薄膜。测量了该光子晶体膜层的实际厚度和中、远红外光谱反射率,所得结果与理论设计相吻合。研究结果表明,与红外隐身涂层和常规迷彩布两种传统红外隐身材料相比,光子晶体薄膜在中、远红外双波段抑制红外辐射的能力最强;室外环境辐照对光子晶体薄膜在8~14μm及3~5μm波段隐身效果的影响较小。