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二维光子晶体特性及应用研究

【摘要】: 近年来,在国际范围内,光子晶体作为一种新型的人工材料,以其特有的无可比拟的优越性及广阔的应用前景,吸引了越来越多人们的关注。本文主要对二维光子晶体的共振激发、等效负折射、光增益特性及等效负折射光子晶体在目标探测成像中的应用进行了重点研究。具体的研究内容及研究成果包括以下几个方面: (1)具有等效负折射效应的二维三角形排列光子晶体透射谱研究。用Bloch波共振激发效应描述了光在该结构光子晶体中的传播。研究了不同的入射光频率、空气孔层数及孔径大小等结构参数对光子晶体透射谱的影响。通过仿真得到了光子晶体共振模,即在共振频率处出现的唯一的极强的透射峰值。并进一步探讨了由不同形状空气孔构成的二维三角形排列光子晶体透射谱,为光子晶体全光开关的研究提供了一定的理论基础。 (2)具有等效负折射效应的光子晶体(Negative Refraction PhotonicCrystal,简称NR-PC)平板透镜在近场目标探测成像中的应用研究。用时域有限差分法研究了基于NR-PC平板透镜的聚焦-扫描探测成像系统性能。并借助Rsoft仿真软件,完成了该目标探测系统对不同形状的单目标、双目标的扫描探测成像,得到了来自不同目标的后向散射波再聚焦分辨率。优化了聚焦-扫描成像系统的性能,使得对目标的探测成像从微波范围拓展到了光波范围,该研究对小目标的探测及成像具有十分重要的意义。 (3)基于自发辐射的二维矩形嵌套式光子晶体光增益研究。用自发辐射概念及量子理论证明了缺陷态局域场存在的必然性及局域场的基本性质。描述了引入不同掺杂缺陷后对光子晶体光增益的影响。通过仿真结果可以得出,掺杂光子晶体可以被用于密集波分复用器及光放大器中,并能极大地增加可传输的信息容量及传输距离。

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