搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于光子晶体自准直和带隙效应的马赫-曾德尔干涉仪设计

韩奎 王子煜 沈晓鹏 吴琼华 童星 唐刚 吴玉喜

引用本文:
Citation:

基于光子晶体自准直和带隙效应的马赫-曾德尔干涉仪设计

韩奎, 王子煜, 沈晓鹏, 吴琼华, 童星, 唐刚, 吴玉喜

Mach-Zehnder interferometer designed based on self-collimating beams and photonic band gap in photonic crystals

Han Kui, Wang Zi-Yu, Shen Xiao-Peng, Wu Qiong-Hua, Tong Xing, Tang Gang, Wu Yu-Xi
PDF
导出引用
  • 结合能带图和等频图分析,基于光子晶体自准直和光子带隙效应,设计了一种紧凑、高效的全光子晶体马赫-曾德尔(MZ)干涉仪.相应的光分束器和反射镜均由缺陷结构的光子晶体实现.讨论了干涉仪的输出机理,并与时域有限差分法(FDTD)模拟结果进行了比较.结果分析表明可以把MZ干涉仪作为一种气体、液体微型探测器.可在集成光学中起到重要的作用.
    We propose a compact, high efficient full photonic crystal Mach-Zehnder (MZ) interferometer based on the self-collimation and photonic band gap in two-dimensional photonic crystals. Line defected photonic crystals are used as the beam splitter and the mirror. The interference theory is used to discuss the interferometer output mechanism, and compared with the finite-difference time-domain (FDTD) simulation results. The designed MZ interferometer can surve as micro-detectors of gas and liquid, which may play an important role in integrated optics.
    • 基金项目: 中央高校基本科研业务经费专项资金(批准号: 2010LKWL05)资助的课题.
    [1]

    Yablonovich E 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2059

    [2]

    John S 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2486

    [3]

    Ni P G 2010 Acta Phys. Sin. 59 340 ( in Chinese )[倪培根 2010物理学报59 340]

    [4]

    Dai Q F, Feng T H, Lan S , Liu Z Q, Wu L J2009 Chin. Phys. B 18 2383

    [5]

    Zhang Y, Zhao X X, Zhu Q F 2009 Chin. Phys. B 18 2864

    [6]

    Gu P F, Chen H X , Qin X Y, Liu X2005 Acta Phys. Sin. 54 773 ( in Chinese )[顾培夫、陈海星、秦小芸、刘 旭2005物理学报54 773]

    [7]

    Ma B Q, Wang T, Sheng Y, Ni P G, Cheng B Y, Zhang D Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 3670 ( in Chinese )[马博琴、王 霆、盛 艳、倪培根、程丙英、张道中 2005物理学报54 3670]

    [8]

    Zhu G X, Yu T B, Chen S W, Shi Z, Hu S J, Lai Z Q, Liao Q H, Huang Y Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1014 ( in Chinese )[朱桂新、于天宝、陈淑文、石 哲、胡淑娟、赖珍荃、廖清华、黄永箴2009物理学报58 1014]

    [9]

    Fan S, Lilleneuve P R, Joannopoulos J D, Haus H A 1998 Phys. Rev. Lett. 80 960

    [10]

    Jin C J, Han S Z, Mend X D, Cheng B Y, Zhang D Z 2002J. Appl. Phys. 97 4771

    [11]

    Camargo E A, Chong H M H, Rue D L A 2004 Opt. Exp. 12 558

    [12]

    Liu C Y, Chen L W 2004 Opt. Exp. 12 2616

    [13]

    Martin R, Sharkawy A, Humphrey J, Kelmelis E J, Prather D W2006 Proc. of SPIE 63 63220

    [14]

    Lin Y J, Lee S L, Yao C L 2003 Appl. Opt. 42 2689.

    [15]

    Liao L, D. Rubio S, Morse M 2005 Opt. Exp. 13 3125

    [16]

    Liu J G, Kai G Y, Xue L F, Zhang C S, Liu Y G 2007 Acta Phys. Sin. 56 941 ( in Chinese )[刘建国、开桂云、薛力芳、张春书、刘艳格 2007物理学报56 941]

    [17]

    White T, Sterke C, McPhedran R, Huang T, Botten L 2004 Opt. Exp. 12 3035

    [18]

    Shih M H, Kim W J, Kuang W, Cao J R, Yukawa H, Choi S J, Obrien J D, Dapkus P D, Marshall W K 2004 Appl. Phys. Lett. 84 460

    [19]

    Liu C Y, Chen L W 2004 Opt. Exp. 12 2616

    [20]

    Shen X P, Han K, Li H P, Shen Y F, Wang Z Y2008 Acta Phys. Sin. 57 1737 ( in Chinese )[沈晓鹏、韩 奎、李海鹏、沈义峰、王子煜 2008 物理学报 57 1737]

    [21]

    Kosaka H, Kawashima T, Tomita A, Notomi A, Tamamura T, Sato T, Kawakami S 1999 Appl. Phy. Lett. 74 1212

    [22]

    Shen X P, Han K, Shen Y F, Li H P, Xiao Z W, Zhen J 2006 Acta Phys. Sin. 55 2760 (in Chinese)[沈晓鹏、韩 奎、沈义峰、李海鹏、肖正伟、郑 健 2006 物理学报 55 2760]

    [23]

    Chen C, Sharkawy A, Pustai D M, Shi S H, Prather D W 2003 Opt. Exp. 11 3153

    [24]

    Augustin M, Iliew R, Etrich C 2005 Appl. Phys. B 81 313

    [25]

    Rakich P T, Dahlem M S, Tandon S 2006 Nature. Material 5 93

    [26]

    Lu Z L, Shi S S, Murakowski J A, Schneider G J, Christopher A S, Prather D W 2006 Phys. Rev. Lett. 96 173902

    [27]

    Pustai M, Shi S Y, Chen C H, Sharkawy A, Prather W2004 Opt. Exp. 12 1824

    [28]

    Chen L H, Du X Y, Ren G, Wang K, Xing M X, Zheng W H 2008 Chin. Phys. B 17 2553

    [29]

    Gu P F, Li M Y 2005 Acta Phys. Sin. 54 2358 (in Chinese)[顾培夫、李明宇 2005 物理学报 54 2358]

    [30]

    Li Y Y, Gu P F, Li M Y, Zhang J L Liu X 2006 Acta Phys. Sin. 55 2596 ( in Chinese )[厉以宇、顾培夫、李明宇、张锦龙、刘 旭 2006物理学报55 2596]

    [31]

    Yu X F, Fan S H 2003 Appl. Phys. Lett. 83 3251

    [32]

    Schonbrun E , Wu Q, Park W, Yamashita T,Summers C J 2006 Opt. Lett. 31 3104

    [33]

    Witzens J, Loncar M, Scherer A 2002 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8 1246

    [34]

    Zhao D Y, Zhang J, Yao P J, Jiang X Y,Chen X Y 2007 Appl. Phys. Lett. 90 231114

    [35]

    Sun G L, Kirl. A G, 2007 Opt. Exp. 15 13149

  • [1]

    Yablonovich E 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2059

    [2]

    John S 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2486

    [3]

    Ni P G 2010 Acta Phys. Sin. 59 340 ( in Chinese )[倪培根 2010物理学报59 340]

    [4]

    Dai Q F, Feng T H, Lan S , Liu Z Q, Wu L J2009 Chin. Phys. B 18 2383

    [5]

    Zhang Y, Zhao X X, Zhu Q F 2009 Chin. Phys. B 18 2864

    [6]

    Gu P F, Chen H X , Qin X Y, Liu X2005 Acta Phys. Sin. 54 773 ( in Chinese )[顾培夫、陈海星、秦小芸、刘 旭2005物理学报54 773]

    [7]

    Ma B Q, Wang T, Sheng Y, Ni P G, Cheng B Y, Zhang D Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 3670 ( in Chinese )[马博琴、王 霆、盛 艳、倪培根、程丙英、张道中 2005物理学报54 3670]

    [8]

    Zhu G X, Yu T B, Chen S W, Shi Z, Hu S J, Lai Z Q, Liao Q H, Huang Y Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1014 ( in Chinese )[朱桂新、于天宝、陈淑文、石 哲、胡淑娟、赖珍荃、廖清华、黄永箴2009物理学报58 1014]

    [9]

    Fan S, Lilleneuve P R, Joannopoulos J D, Haus H A 1998 Phys. Rev. Lett. 80 960

    [10]

    Jin C J, Han S Z, Mend X D, Cheng B Y, Zhang D Z 2002J. Appl. Phys. 97 4771

    [11]

    Camargo E A, Chong H M H, Rue D L A 2004 Opt. Exp. 12 558

    [12]

    Liu C Y, Chen L W 2004 Opt. Exp. 12 2616

    [13]

    Martin R, Sharkawy A, Humphrey J, Kelmelis E J, Prather D W2006 Proc. of SPIE 63 63220

    [14]

    Lin Y J, Lee S L, Yao C L 2003 Appl. Opt. 42 2689.

    [15]

    Liao L, D. Rubio S, Morse M 2005 Opt. Exp. 13 3125

    [16]

    Liu J G, Kai G Y, Xue L F, Zhang C S, Liu Y G 2007 Acta Phys. Sin. 56 941 ( in Chinese )[刘建国、开桂云、薛力芳、张春书、刘艳格 2007物理学报56 941]

    [17]

    White T, Sterke C, McPhedran R, Huang T, Botten L 2004 Opt. Exp. 12 3035

    [18]

    Shih M H, Kim W J, Kuang W, Cao J R, Yukawa H, Choi S J, Obrien J D, Dapkus P D, Marshall W K 2004 Appl. Phys. Lett. 84 460

    [19]

    Liu C Y, Chen L W 2004 Opt. Exp. 12 2616

    [20]

    Shen X P, Han K, Li H P, Shen Y F, Wang Z Y2008 Acta Phys. Sin. 57 1737 ( in Chinese )[沈晓鹏、韩 奎、李海鹏、沈义峰、王子煜 2008 物理学报 57 1737]

    [21]

    Kosaka H, Kawashima T, Tomita A, Notomi A, Tamamura T, Sato T, Kawakami S 1999 Appl. Phy. Lett. 74 1212

    [22]

    Shen X P, Han K, Shen Y F, Li H P, Xiao Z W, Zhen J 2006 Acta Phys. Sin. 55 2760 (in Chinese)[沈晓鹏、韩 奎、沈义峰、李海鹏、肖正伟、郑 健 2006 物理学报 55 2760]

    [23]

    Chen C, Sharkawy A, Pustai D M, Shi S H, Prather D W 2003 Opt. Exp. 11 3153

    [24]

    Augustin M, Iliew R, Etrich C 2005 Appl. Phys. B 81 313

    [25]

    Rakich P T, Dahlem M S, Tandon S 2006 Nature. Material 5 93

    [26]

    Lu Z L, Shi S S, Murakowski J A, Schneider G J, Christopher A S, Prather D W 2006 Phys. Rev. Lett. 96 173902

    [27]

    Pustai M, Shi S Y, Chen C H, Sharkawy A, Prather W2004 Opt. Exp. 12 1824

    [28]

    Chen L H, Du X Y, Ren G, Wang K, Xing M X, Zheng W H 2008 Chin. Phys. B 17 2553

    [29]

    Gu P F, Li M Y 2005 Acta Phys. Sin. 54 2358 (in Chinese)[顾培夫、李明宇 2005 物理学报 54 2358]

    [30]

    Li Y Y, Gu P F, Li M Y, Zhang J L Liu X 2006 Acta Phys. Sin. 55 2596 ( in Chinese )[厉以宇、顾培夫、李明宇、张锦龙、刘 旭 2006物理学报55 2596]

    [31]

    Yu X F, Fan S H 2003 Appl. Phys. Lett. 83 3251

    [32]

    Schonbrun E , Wu Q, Park W, Yamashita T,Summers C J 2006 Opt. Lett. 31 3104

    [33]

    Witzens J, Loncar M, Scherer A 2002 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8 1246

    [34]

    Zhao D Y, Zhang J, Yao P J, Jiang X Y,Chen X Y 2007 Appl. Phys. Lett. 90 231114

    [35]

    Sun G L, Kirl. A G, 2007 Opt. Exp. 15 13149

  • [1] 费宏明, 严帅, 徐瑜成, 林瀚, 武敏, 杨毅彪, 陈智辉, 田媛, 张娅敏. 可实现宽频带光波非对称传输的自准直效应光子晶体异质结构. 物理学报, 2020, 69(18): 184214. doi: 10.7498/aps.69.20200538
    [2] 左依凡, 李培丽, 栾开智, 王磊. 基于自准直效应的光子晶体异质结偏振分束器. 物理学报, 2018, 67(3): 034204. doi: 10.7498/aps.67.20171815
    [3] 王海啸, 徐林, 蒋建华. Dirac光子晶体. 物理学报, 2017, 66(22): 220302. doi: 10.7498/aps.66.220302
    [4] 宋宗根, 邓科, 何兆剑, 赵鹤平. 高对称型声子晶体自准直弯曲及分束. 物理学报, 2016, 65(9): 094301. doi: 10.7498/aps.65.094301
    [5] 梁文耀, 张玉霞, 陈武喝. 低对称性光子晶体超宽带全角自准直传输的机理研究. 物理学报, 2015, 64(6): 064209. doi: 10.7498/aps.64.064209
    [6] 谢凌云, 肖文波, 黄国庆, 胡爱荣, 刘江涛. 光子晶体增强石墨烯THz吸收. 物理学报, 2014, 63(5): 057803. doi: 10.7498/aps.63.057803
    [7] 韩奎, 王娟娟, 周菲, 沈晓鹏, 沈义峰, 吴玉喜, 唐刚. 基于光子晶体的Kretschmann结构中自准直光束的Goos-Hänchen位移研究. 物理学报, 2013, 62(4): 044221. doi: 10.7498/aps.62.044221
    [8] 陈小军, 张自丽, 葛辉良. 四光束干涉单次曝光构造含平面缺陷三维周期性微纳结构. 物理学报, 2012, 61(17): 174211. doi: 10.7498/aps.61.174211
    [9] 王昌辉, 赵国华, 常胜江. 基于光子晶体马赫-曾德尔干涉仪的太赫兹开关及强度调制器. 物理学报, 2012, 61(15): 157805. doi: 10.7498/aps.61.157805
    [10] 何正红, 叶志成, 李争光, 崔晴宇, 苏翼凯. 复合周期的介质-液晶光子晶体研究. 物理学报, 2011, 60(3): 034213. doi: 10.7498/aps.60.034213
    [11] 童星, 韩奎, 沈晓鹏, 吴琼华, 周菲, 葛阳, 胡晓娟. 基于光子晶体自准直环形谐振腔的全光均分束器. 物理学报, 2011, 60(6): 064217. doi: 10.7498/aps.60.064217
    [12] 钟琪, 韩奎, 沈晓鹏, 童星, 吴琼华, 李明雪, 吴玉喜. Archimedes 32,4,3,4结构光子晶体中与偏振无关的自准直分束器. 物理学报, 2010, 59(10): 7060-7065. doi: 10.7498/aps.59.7060
    [13] 伍楷舜, 龙兴腾, 董建文, 陈弟虎, 汪河洲. 光子晶体异质结的位相和应用. 物理学报, 2008, 57(10): 6381-6385. doi: 10.7498/aps.57.6381
    [14] 沈晓鹏, 韩 奎, 李海鹏, 沈义峰, 王子煜. 光子晶体自准直光束偏振分束器. 物理学报, 2008, 57(3): 1737-1741. doi: 10.7498/aps.57.1737
    [15] 张锦龙, 刘 旭, 厉以宇, 李明宇, 顾培夫. 一维金属-介质周期结构的自准直特性和亚波长成像. 物理学报, 2007, 56(10): 6075-6079. doi: 10.7498/aps.56.6075
    [16] 许兴胜, 陈弘达, 张道中. 非晶光子晶体中的光子局域化. 物理学报, 2006, 55(12): 6430-6434. doi: 10.7498/aps.55.6430
    [17] 沈晓鹏, 韩 奎, 沈义峰, 李海鹏, 肖正伟, 郑 健. 二维光子晶体中与电磁波偏振态无关的自准直. 物理学报, 2006, 55(6): 2760-2764. doi: 10.7498/aps.55.2760
    [18] 厉以宇, 顾培夫, 李明宇, 张锦龙, 刘 旭. 波状结构二维光子晶体的自准直特性及亚波长成像的研究. 物理学报, 2006, 55(5): 2596-2600. doi: 10.7498/aps.55.2596
    [19] 冯立娟, 江海涛, 李宏强, 张冶文, 陈 鸿. 光子晶体耦合腔波导的色散特性. 物理学报, 2005, 54(5): 2102-2105. doi: 10.7498/aps.54.2102
    [20] 冯志芳, 王义全, 冯 帅, 程丙英, 张道中. 干涉原理在光子晶体中的应用. 物理学报, 2005, 54(4): 1583-1586. doi: 10.7498/aps.54.1583
计量
  • 文章访问数:  7531
  • PDF下载量:  912
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-05-05
  • 修回日期:  2010-06-18
  • 刊出日期:  2011-02-05

/

返回文章
返回