《含特異材料光子晶體中單向傳輸機制及其時延特性研究》是依託華南理工大學，由梁文耀擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：含特異材料光子晶體中單向傳輸機制及其時延特性研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：梁文耀
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電磁波單向傳輸（又稱非互易傳輸）具有類似於電子二極體的“正嚮導通，反向截止”的功能，這種奇特的物理現象被廣泛套用於光通信、軍事等領域中的單向器件設計中，如環形器、隔離器等。近年來，光子晶體和特異材料異軍突起，前者豐富的能帶特性和後者電磁參數的可靈活設計性使得它們在凝聚態物理、光學等領域中展現出極其誘人的前景。本項目提出將人工設計的特異材料引入光子晶體，利用有效介質理論和時域有限差分等方法來探索該類結構中單向傳輸的物理機制及其時延特性。主要內容包括：(1)從理論上探索含不同類型特異材料光子晶體中單向傳輸的存在條件和物理機制；(2)在上述基礎上最佳化設計一種微結構單向波導，研究電磁波在該單向波導中的穩態傳輸性質，並進一步探討不同缺陷對單向波導的時延特性的影響。本研究不僅為微小尺度下實現單向傳輸提供新的思路，而且也為今後發展可集成的新型時延光子器件提供理論依據。
結題摘要
光子晶體和特異材料(也稱超材料)是兩類重要的人工電磁材料，它們存在單向傳輸、超準直、超稜鏡等一系列新穎的物理效應，光子晶體複雜的能帶特性和特異材料豐富的電磁參數使得它們在凝聚態、光學等領域中展現出誘人的前景。本項目提出結合光子晶體和特異材料實現微小尺度下的單向傳輸，主要研究了光子晶體的單向傳輸物理機制、時延特性、反常光傳輸性質及其套用。主要成果如下：(1)研究了特異材料光子晶體中單向傳輸的實現機制和存在條件，結果顯示通過強耦合作用打破結構的時間反演對稱性可獲得單向傳輸模；(2)研究了線缺陷對單向波導時延特性的影響，發現相位延時對缺陷折射率的變化較為敏感，但對厚度變化不敏感，進一步利用單向波導設計了一種三連線埠環行器；(3)發現了一維光子晶體獨特的π透射相移特性，該相位特性可用於設計二進制差分相移鍵控(2DPSK)調製器等相位器件；(4)突破了超稜鏡效應主要用於波長分離和角度分離的傳統思路，聯合超準直和超稜鏡效應，實現了能量比可實時、連續調節的大角度光分束器。本項目的研究成果不僅為單向傳輸的實現提供了新的思路，而且豐富了光子晶體和特異材料的研究內容，在許多方面都具有潛在的套用價值。
