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纵模对光子晶体中类狄拉克点传输特性的影响

物理学报 2015年第17期64卷 141-146页

作者：王晓陈立潮刘艳红石云龙孙勇太原科技大学计算机科学与技术学院太原030024 同济大学物理科学与工程学院教育部先进微结构材料重点实验室上海200092 山西大同大学固体物理研究所新型微结构功能材料山西省高等学校重点实验室大同037009

本文通过数值仿真分析了无序正方晶格光子晶体中类狄拉克点的光子传输特性.结构中的无序是通过随机移动氧化铝介质柱的位置来实现.研究发现,由于纵模被激发出来,在类狄拉克点及其附近无序对结构透射率的影响是不同的.在类狄拉克点,由于... 详细信息

本文通过数值仿真分析了无序正方晶格光子晶体中类狄拉克点的光子传输特性.结构中的无序是通过随机移动氧化铝介质柱的位置来实现.研究发现,由于纵模被激发出来,在类狄拉克点及其附近无序对结构透射率的影响是不同的.在类狄拉克点,由于纵模的干扰,透射率随着无序的增加而减小,与通带的行为类似.在不受纵模干扰的类狄拉克点附近,透射率几乎不受无序的影响,这主要是由于结构可以等效为近零折射率材料,等效的波长非常大.本文的研究结果有助于人们进一步理解光学纵模和零折射率材料.

关键词：光子晶体无序类狄拉克点

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截断系数对皮尔斯光束聚焦行为的影响

量子光学学报 2021年第4期27卷 312-318页

作者：臧峰刘利锋邓富胜刘艳红董丽娟石云龙山西大同大学固体物理研究所山西大同037009 微结构电磁功能材料山西省重点实验室山西大同037009

基于无势阱的薛定谔方程,通过解析方法推导出了描述皮尔斯-高斯光束演化的动力学解。结果显示:皮尔斯光束的各个瓣在横向上做加速运动,离主瓣越远,加速度越大,这就导致了这些旁瓣和主瓣在同时到达了同一位置,呈现出聚焦行为。当越过这... 详细信息

基于无势阱的薛定谔方程,通过解析方法推导出了描述皮尔斯-高斯光束演化的动力学解。结果显示:皮尔斯光束的各个瓣在横向上做加速运动,离主瓣越远,加速度越大,这就导致了这些旁瓣和主瓣在同时到达了同一位置,呈现出聚焦行为。当越过这一位置,加速度方向变为沿x轴负方向,这时光束在横向上做减速运动,越靠外的旁瓣做减速运动的加速度越大,这样就导致了主瓣和旁瓣的分离,强度分布发生倒逆,最终形成了聚焦翻转的演化图样。根据解析结果,给出了小截断系数的情况下皮尔斯-高斯光束聚焦距离的数学表达式z=2,并得到了数值模拟的验证。此外,数值研究了截断系数对皮尔斯-高斯光束动力学行为的影响。研究结果表明:随截断系数的增加,皮尔斯-高斯光束的聚焦行为会逐渐减弱。当截断系数较大时,皮尔斯-高斯光束的聚焦行为完全消失,取而代之的是扩散行为。最后,进一步给出了皮尔斯光束聚焦位置以及聚焦处的峰值功率对截断系数的依赖关系,结果显示:随截断系数的增加,聚焦距离在逐渐减小,而聚焦处的峰值功率则会快速减小。

关键词：无势阱薛定谔方程皮尔斯光束截断系数自聚焦行为

含负折射率材料的一维光子晶体掺杂后的滤波特性

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光电子．激光 2007年第12期18卷 1435-1437页

作者：董海霞杨成全石云龙大同大学固体物理研究所山西大同037009

利用转移矩阵法,研究了含负折射率材料的一维光子晶体掺杂后的滤波性质。结果表明,这种结构可以同时实现窄带滤波和大范围宽带滤波的双重功能,宽带滤波的频率范围可以通过改变材料的折射率进行调节。研究还发现,结构的透射谱对入射角的... 详细信息

利用转移矩阵法,研究了含负折射率材料的一维光子晶体掺杂后的滤波性质。结果表明,这种结构可以同时实现窄带滤波和大范围宽带滤波的双重功能,宽带滤波的频率范围可以通过改变材料的折射率进行调节。研究还发现,结构的透射谱对入射角的变化很敏感,入射角增大时,通带向高频区移动;当负折射率材料具有色散时,宽通带的高度降低。

关键词：光子晶体负折射率材料滤波

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平坦等频面双曲超材料的奇特电磁传输性

光学学报 2022年第2期42卷 168-175页

作者：刘艳红任咪娜董丽娟苏晓强石云龙山西大同大学微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室山西大同037009 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

电磁波在媒质中的传输行为与媒质等频线的形状密切相关。双曲超材料的等频面为开放的双曲面,它支持任意大波矢的传播,将通常环境中以倏逝波形式存在的电磁波大波矢分量转换为传播场,从而实现更多奇特的电磁传输性。基于双曲线型等频面... 详细信息

电磁波在媒质中的传输行为与媒质等频线的形状密切相关。双曲超材料的等频面为开放的双曲面,它支持任意大波矢的传播,将通常环境中以倏逝波形式存在的电磁波大波矢分量转换为传播场,从而实现更多奇特的电磁传输性。基于双曲线型等频面超材料,通过调节等频线的形状,制备出兼具双曲超材料和零折射率材料的新型材料,该材料不仅可以支持大波矢实现高方向性单向传输,同时可以将任意角度入射的电磁波以零角度折射,从而实现亚波长聚焦和超分辨特性。利用微波实验验证了高方向性单向传输特性、亚波长聚焦和超分辨特性,该研究为双曲超材料的理论和应用研究提供了更多的可能性。

关键词：材料双曲超材料平坦等频面单向传输深亚波长聚焦

基于PIN二极管的可开关宽带极化转换超表面

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中国激光 2022年第3期49卷 28-36页

作者：李达民王佳云苏晓强董丽娟陈新伟张文梅杨荣草山西大学物理电子工程学院山西太原030006 山西大同大学微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室山西大同037009

为了在宽频内实现可开关的高效率线极化转换,设计了一个嵌入PIN二极管的十字架型极化转换超表面。仿真结果显示,当PIN二极管处于导通状态时,在4.03~7.71 GHz范围内,该超表面的极化转换率超过90%,相对带宽为62.7%;当PIN二极管处于截止状... 详细信息

为了在宽频内实现可开关的高效率线极化转换,设计了一个嵌入PIN二极管的十字架型极化转换超表面。仿真结果显示,当PIN二极管处于导通状态时,在4.03~7.71 GHz范围内,该超表面的极化转换率超过90%,相对带宽为62.7%;当PIN二极管处于截止状态时,该超表面在工作频段相当于反射板。通过理论分析和表面电流分布解释了极化转换机理。最后,对所制作样品的实验测量进一步证实了该超表面可开关的极化转换效果。所设计的超表面有望应用于电磁兼容和极化探测等领域。

关键词：材料超表面可开关极化转换 PIN二极管宽带

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雷达波吸收剂的包覆改性设计

物理学报 2007年第3期56卷 1231-1237页

作者：张拴勤石云龙黄长庚连长春总装工程兵技术装备研究所山西大同大学固体物理研究所大同037009

从电磁场理论出发,建立了包覆改性吸收剂等效电磁参数模型,初步得到了磁性吸收剂经介电改性后外包覆层和内层材料相对体积分数对损耗性能和特性阻抗的影响规律;以此为基础,进行了包覆改性吸收剂的结构设计;采用溶胶-凝胶法制备了包覆改... 详细信息

从电磁场理论出发,建立了包覆改性吸收剂等效电磁参数模型,初步得到了磁性吸收剂经介电改性后外包覆层和内层材料相对体积分数对损耗性能和特性阻抗的影响规律;以此为基础,进行了包覆改性吸收剂的结构设计;采用溶胶-凝胶法制备了包覆改性吸收剂,实验测试了样品的电磁参数,同理论预测结果进行了比较,表明理论预测的电磁参数频谱特性同实际测试结果比较接近.

关键词：包覆改性吸收剂等效电磁参数雷达波吸收剂电磁场

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基于相关度的白光干涉信号解调算法

光谱学与光谱分析 2023年第6期43卷 1941-1946页

作者：张振清董丽娟孙勇铁道警察学院刑事科学技术系河南郑州450053 山西大同大学微结构电磁功能材料山西省重点实验室山西大同037009 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

超精密的微纳器件是制造领域的核心器件,随着超精密加工技术的迅猛发展,对相应的微纳检测技术要求越来越高。微纳检测技术是保证超精密加工技术精确稳定的重要手段,是超精密加工技术进一步发展的前提。现有的微纳器件表面轮廓检测方法... 详细信息

超精密的微纳器件是制造领域的核心器件,随着超精密加工技术的迅猛发展,对相应的微纳检测技术要求越来越高。微纳检测技术是保证超精密加工技术精确稳定的重要手段,是超精密加工技术进一步发展的前提。现有的微纳器件表面轮廓检测方法按是否使用光学原理可以分为光学类和非光学类,非光学类检测通常为点扫描、接触检测的方式,检测效率低,容易破坏待测器件的表面形貌。光学类的检测方式多为面扫描,非接触式测量,不会划伤待测器件,检测效率高。在光学检测中,白光干涉技术由于其相干长度短的特点,可实现微纳器件三维形貌的高精度测量,受到国内外研究人员的广泛关注。在白光干涉检测技术中,信号解调算法对整个检测系统至关重要,传统的白光干涉信号解调算法只采用了干涉信号的部分信息,解调精度较低,而高精度的相移解调算法又依赖于粗定位的精度,无法直接实现高精度的三维形貌恢复。为了解决以上问题,提出以相关度为基础的信号解调算法,该算法通过三级滑动窗口计算相关度,利用了白光干涉信号的全部信息,无需粗定位,就可直接确定待测物体的表面三维形貌信息。为验证该算法的性能,对其进行了模拟仿真和实验验证。模拟仿真结果表明该方法具有可行性,可准确恢复仿真待测三维结构形貌,采用三级滑动窗的设置可有效提高运算效率。同时,搭建了白光干涉垂直扫描实验系统,并对光栅结构和微透镜结构进行了测量,将实验结果与传统的重心法和相移法进行了比较。实验结果表明该方法能准确恢复出不同物体的三维形貌,精度及鲁棒性均优于改进的重心法,接近相移法,光栅高度的恢复结果表明该方法与相移法的误差小于0.5 nm。仿真和实验结果表明,所提出的基于相关度的白光干涉信号解调方法是可行的,无需粗定位便可实现待测物体表面三维形貌的高精度恢复,具有高精度、高鲁棒性的特点。

关键词：白光干涉相关算法三维形貌

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基于非厄密拓扑效应的无线传能与传感研究

光学学报 2023年第16期43卷 152-174页

作者：郭志伟胡胜宇张海燕王宇倩董丽娟孙勇李云辉江海涛羊亚平陈鸿同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092 山西大同大学物理与电子科学学院微结构电磁功能材料山西省重点实验室山西大同037009

近年来受拓扑绝缘体启发而兴起的拓扑光子学有力地促进了电磁波调控和新型波功能器件的研究。光子人工带隙材料因其丰富的物态调控机制和高度定制化的设计自由度成为了研究拓扑光子学和研制鲁棒性光子器件的重要平台。本文主要综述了周... 详细信息

近年来受拓扑绝缘体启发而兴起的拓扑光子学有力地促进了电磁波调控和新型波功能器件的研究。光子人工带隙材料因其丰富的物态调控机制和高度定制化的设计自由度成为了研究拓扑光子学和研制鲁棒性光子器件的重要平台。本文主要综述了周期性二聚化以及准周期性Harper光子拓扑链中光子与人工带隙材料的相互作用,揭示了非厄密物理、宇称-时间对称转变和拓扑相变对能带和带隙的作用规律,以及光场本征态的调控和传输机制。围绕实际的共振耦合技术,介绍了非厄密拓扑物理启发下的具有拓扑保护特性的高性能近场无线传能和传感方案,并对非厄密拓扑物理对于无线传能和传感的发展将起到的作用进行了展望。

关键词：光学器件非厄密物理光拓扑结构拓扑相变无线传能无线传感

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含单层负折射率缺陷的光子晶体的光学特性

中国激光 2011年第10期38卷 121-124页

作者：董海霞董丽娟杨成全石云龙大同大学固体物理研究所山西大同037009 同济大学波耳固体物理研究所上海200092

利用转移矩阵法研究了含单层负折射率缺陷的一维光子晶体缺陷模的光学特性。结果表明,随着缺陷层厚度的增加,缺陷模的频率呈现分阶段的变化。第一阶段为单调递增,第二阶段为过渡过程,第三阶段为单调递减。这些性质与缺陷层为正常材料的... 详细信息

利用转移矩阵法研究了含单层负折射率缺陷的一维光子晶体缺陷模的光学特性。结果表明,随着缺陷层厚度的增加,缺陷模的频率呈现分阶段的变化。第一阶段为单调递增,第二阶段为过渡过程,第三阶段为单调递减。这些性质与缺陷层为正常材料的相应结构有很大的不同。尽管第三阶段与之有点相似,但此时移动的速度却较大。研究还发现,整个过程缺陷模移动得比缺陷层为正常材料时要快。

关键词：材料光子晶体光学特性转移矩阵负折射材料