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重点实验室在光子晶体自准直研究方面取得重要进展
更新日期:2020-09-15


近日,重点实验室陈曦曜教授在光子晶体自准直方面的研究成果在期刊《光学通讯》上发表(Optics Communications 475 (2020) 126285)。该研究成果以闽江学院和福建师范大学合作完成;谢淑玲硕士研究生为第一作者,我校陈曦曜教授为通讯作者。该研究得到福建省自然科学基金和国家自然科学基金面上项目等多方资助。

论文简介如下:

随着科学技术的发展,波分复用技术广泛的应用在光通信技术的带宽控制中。要实现紧凑集成波分复用器最常用的材料是光子晶体。光子晶体的大部分重要特性二维的光子晶体结构都可以实现,如简约的布里渊区、最小折射率对比度以及拓扑敏感性等,因此,二维光子晶体结构的应用极其的多,比如分光功率元件、干涉仪、环形谐振腔等等。目前,有基于点、线缺陷结构的光子晶体器件如波导、微腔由其平面外损耗和窄带操作的限制,导致它们在光子器件高度集成的应用中大打折扣。然而,光子晶体中的自准直效应不同于传统的光子带隙波导(即线缺陷波导),提供了一种新的导光方式。自准直效应使完美光子晶体中的窄光束能够在没有“物理”引导边界的情况下准直传播,并且没有串扰的情况出现。

本论文研究内容所用数值模拟计算所用到的软件是麻省理工学院开发的免费半开源软件包MPBMEEPMPB中的计算方法—平面波展开法用来计算光子晶体的色散关系、光子带隙以及光子频率自准直等频图,用来研究光子透射关系以及对应的场图分布的方法即基于MEEP的时域有限差分法。

本工作中,首次创新地提出在光子晶体中,将Michelson干涉滤波器其中的一个全反射器用一个非对称法布里珀罗腔替换设计成Gires-TournoisGT)滤波器。GT滤波器由分束器、反射镜、非对称法布里珀罗腔组成。基于晶体自准直效应,数值计算研究了GT滤波器的滤波特性。分别设计了基于二维光子晶体的空气圆孔和介质圆柱两种类型的GT滤波器,当GT滤波器的两臂长差值为0.5d时(d为非对称法布里珀罗腔的腔距),在GT滤波器的下输出端口可以实现类似矩形波的透射谱。其具有结构小、材料简单、损耗低、宽带宽等特点,因此在光通信、光子集成领域中有潜在应用价值。


论文链接:https://doi.org/10.1016/j.optcom.2020.126285


a)二维空气孔状光子晶体TE模式第二能带GT滤波器结构;(b)空气孔状光子晶体TE偏振模式第二能带GT滤波器I1口透射谱;(c)柱状光子晶体TM模式第一能带GT滤波器结构;(d)柱状光子晶体TM模式第一能带GT滤波器I1透射谱


文章来源:福建省海洋传感功能材料重点实验室(闽江学院) 编辑:打印文章】【 返回顶部