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SiO2/AlGaAs超晶格结构中的光学滤波器件
摘要： 本研究在TE和TM偏振模式下，探究了准一维光子晶体（PC）的光子带隙（PBG）与全向光子带隙（Omni-PBG）特性。该光子晶体由SiO2层与AlxGa1?xAs层交替构成，其中x表示GaAs薄片中铝原子的含量?；诼罂怂刮し匠套榭蚣?，采用传输矩阵法（TMM）将各介质磁场表达为电场函数进行计算。该模型缩短了数值计算时间，使我们能够研究超晶格中的PBG与Omni-PBG特性。研究表明：通过调节组分含量与几何参数，可便捷阻断光子晶体中电磁波的透射。该数值结果对设计光学滤波纳米器件具有重要参考价值。
关键词： 全向光子带隙（Omni-PBG），光子晶体（PC），光子带隙（PBG），传输矩阵法（TMM）
更新于2025-09-23 15:21:21
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基于光子晶体的多六边形可逆编码器设计与分析
摘要： 本文设计了一种基于非线性折射率二维光子晶体的六边形晶格4×2可逆编码器。为验证编码器工作原理，我们采用多六边形结构平行排列并设置适当倾角以获得预期输出。该编码器工作时，输出端口耦合功率超过98%对应逻辑1，低于17.2%对应逻辑0；作为可逆编码器运行时，逻辑1和逻辑0分别对应97.5%和15.1%的耦合功率。所提出的编码器对逻辑状态01和10分别实现了12.18分贝和11.5分贝的对比度提升。
关键词： 光子集成电路，光学可逆编码器，光子晶体，光子带隙
更新于2025-09-23 15:21:21
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含亚氧化碲的一维光子晶体的热致暗化
摘要： 本研究的目的是通过实验和理论方法评估退火工艺前后含缺陷层一维光子晶体（PC）的光学特性。采用高折射率材料（TeOx）与低折射率材料（SiO2）的溅射技术制备了含缺陷层的一维光子晶体。通过X射线光电子能谱（XPS）、能量色散X射线光谱（EDX）和X射线衍射（XRD）对单层TeOx薄膜进行了化学与结构分析，并基于紫外-可见-近红外分光光度计（UV-VIS-NIR）测量的透射光谱，采用包络法确定了单层光学常数。将退火工艺前后实测的一维光子晶体反射光谱与传输矩阵法（TMM）模拟结果进行对比，在目标近红外（NIR）波段出现了光子带隙（PBG）。在波长范围1235–1723纳米（Δλ=488纳米）的PBG内，观测到位于1455纳米处的缺陷模。由于热致光学特性变化引发的热暗化效应，整体反射光谱向长波方向偏移。
关键词： 光子带隙，一维光子晶体，亚氧化碲，热致暗化，缺陷层
更新于2025-09-23 15:21:01
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含/不含缺陷层的超材料-超导光子带隙光学特性
摘要： 在本研究中，我们理论分析了新型一维缺陷光子晶体结构（1DDPC）的光学特性。该结构由超材料（双负材料）与高临界温度超导体材料（Hg1223）交替层构成，其中心位置嵌入了二氧化硅（SiO2）电介质缺陷层。通过传输矩阵法（TMM）计算获得了该结构的透射光谱。研究发现：随着缺陷层厚度增加，光子带隙（PBG）内会出现多个透射峰；通过调节超材料与超导体层的厚度可实现可调谐滤波功能；此外，缺陷峰发生红移且光子带隙向低频区域移动。本结构对入射角变化具有敏感性，且缺陷模式随入射角增大呈现蓝移现象。这种可调谐滤波特性在光电子应用中具有重要价值。
关键词： 超材料、光子带隙、传输矩阵法、超导体
更新于2025-09-23 15:21:01
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光子带隙（PBG）边缘的光学共振：利用共振驱动场开启/关闭PBG效应
摘要： 我们研究了相干单色共振激光场驱动嵌入光子带隙（PBG）材料中的两能级原子跃迁时，对该原子发射动力学的影响。当原子的跃迁频率位于光子带隙之外且远离带边（此时带隙通常不会影响原子的发射动力学）时，足够强的共振驱动场会使原子上能级动态斯塔克分裂为两个缀饰态，从而将较低的缀饰态推近至带边甚至带入带隙内，使其受到带隙影响。这一机制为调控原子-光子相互作用提供了可切换手段：即使原子跃迁位于带隙外且远离带边，也能延伸带隙边缘附近特有的相互作用效应。其净效果相当于：足够强的共振场驱动嵌入PBG材料的原子跃迁时，会主动将光子带隙移动至足够靠近该跃迁能级的位置，从而使带隙影响该跃迁相关的发射动力学。
关键词： 光子带隙、动态斯塔克分裂、光学共振
更新于2025-09-24 01:11:31
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具有对称夹层结构的电调谐液晶-聚合物复合激光器
摘要： 本研究首次研制出一种具有对称三明治结构的电调谐液晶-聚合物复合激光器。该结构包含两层相同的聚合物稳定胆甾相液晶（PSCLC）层，中间夹有染料掺杂向列相液晶（DDNLC）层。其中PSCLC层作为分布式布拉格反射镜，DDNLC层则兼具半波片与增益介质功能。整个液晶盒构成光学谐振腔，其共振模式出现在透射光谱峰值处。通过增益与损耗的竞争机制，可筛选出具有最低激光阈值的共振模式实现激射。当两层PSCLC施加相同电压时，电诱导离子浓度梯度会同步形成螺距梯度。随着电压升高，螺距梯度增大导致光子带隙（PBG）展宽及激光波长蓝移。该三明治结构的光子带隙可从55纳米扩展至170纳米以上，激光波长调谐范围高达70纳米——这是液晶三明治体系迄今实现的最宽调谐范围。该三明治构型为可调谐液晶光子带隙及激光器件提供了新思路，在传感器、医学成像、显示照明等领域具有重要应用前景。
关键词： 分布式布拉格反射器、电调谐、染料掺杂向列相液晶、光子带隙、液晶-聚合物复合激光器、光学腔、对称夹层结构、半波片、激光波长、聚合物稳定胆甾相液晶
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于近红外硅光子学的超均匀无序波导与器件
摘要： 我们介绍了一种超均匀无序平台，用于在绝缘体上硅平台上实现近红外光子器件，展示了这些结构在不依赖晶体对称性的柔性硅光子集成电路平台中的功能。所提出的设计充分利用了超均匀无序结构提供的大范围、完整且各向同性的光子带隙优势。文中展示了一款紧凑型、亚伏特驱动、亚飞焦/比特能耗、采用超均匀包层且适合硅光子生态系统制造的电控谐振光学调制器集成设计方案及仿真结果。我们还报道了包括波导和谐振器在内的无源器件元件成果，这些元件可与传统绝缘体上硅条形波导及垂直耦合器无缝集成。研究表明，相比基于脊形波导和条形波导的硅光子器件，该超均匀无序平台能实现更高的集成度、更优的能量效率以及更好的温度稳定性。
关键词： 光子带隙、超均匀无序结构、硅光子学、光调制器、波导、谐振器
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于GSM与AFGSM方法结合的激光扫描应用增强型发射与阻塞滤波器设计方法
摘要： 我们提出了一种新颖且稳健的滤波器设计方法，专为基于一维光子晶体的滤波器而开发。该方法采用由周期性结构与简并多层介质结构组成的混合滤波器架构，在实现目标透射频带灵活设计的同时拓宽了阻带范围。通过广义散射矩阵法的辅助函数（AFGSM）获取透射特性——该方法已证实无需求解特征值方程即可高效计算带隙边缘频率?；诟蒙杓撇呗裕颐钦故玖似湓诩す馍柘晕⒕邓闹致瞬ㄆ髦械挠行裕喊ǚ瓷涫焦簿劢瓜晕⒕涤?00纳米波长激光线滤光片、二次谐波显微镜用400纳米波长带通滤光片、800纳米波长激光阻挡滤光片，以及多光子显微镜用350-400纳米阻断/高透射分色滤光片。
关键词： 多层电介质、光学滤波器、法布里-珀罗谐振腔、广义散射矩阵辅助功能（AFGSM）、光子带隙（PBGs）、激光扫描显微镜（LSM）
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于超宽带光子晶体波导的磁光隔离器，用于5G通信系统
摘要： 本文提出了一种基于超宽带高效光子晶体（PC）波导和旋磁铁氧体的新型磁光隔离器。三维数值模拟发现，光子晶体波导（PCW）的传输效率随其高度和宽度增加而提升。相关实验采用5G毫米波频段中的三角晶格Al2O3介质柱阵列进行，测得最优PC波导结构在23.45至31.25 GHz超宽工作带宽内传输效率高达90.78%。该磁光隔离器通过在PC波导中插入两块矩形旋磁铁氧体实现设计——由于磁化铁氧体片对左右旋圆偏振波有效磁导率的差异，正向与反向波的铁磁共振吸收不同。通过有限元法优化后，该隔离器隔离度达49.49 dB，相对带宽为8.85%。高隔离度、宽带特性及易集成优势表明，本设计的磁光隔离器在5G通信系统中具有重要应用价值。
关键词： 光子晶体波导、磁光隔离器、宽带、5G通信、光子带隙
更新于2025-09-12 10:27:22
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全光超快石墨烯-光子晶体开关
摘要： 本文提出了一种基于石墨烯谐振环的全光光子晶体开关。该结构由15×15根硅棒构成基本晶格，随后在两波导间设置包含9根粗硅棒和24根石墨烯-二氧化硅棒的谐振环?；分行囊?×3晶格形式排列半径为0.41a的粗硅棒，外围环绕半径0.2a的石墨烯-二氧化硅棒——这些由单层石墨烯与二氧化硅圆盘间隔构成的复合棒材。该结构总尺寸约70平方微米，较同类研究更为紧凑。此外，其上升/下降时间分别达到0.3皮秒和0.4皮秒（优于现有报道），逻辑1与0电平差值构成的对比度高达82%。优异的开关性能、微型化结构、超快响应特性及高对比度，使该开关适用于光子集成电路。
关键词： 光学开关、光子晶体、石墨烯、光子带隙、克尔效应
更新于2025-09-12 10:27:22