论文部分内容阅读
基于向列相液晶的双折射电光效应，通过改变外部电场的方向来调控向列相液晶指向矢，实现向列相液晶折射率的调控。将向列相液晶引入到无序光子晶体当中，可以通过外部电场方向的调控，实现对液晶无序光子晶体的禁带和缺陷模可调。本文数值计算了一维和二维情况下的液晶无序光子晶体局域模及其光激发特性。首先,数值计算了一液晶缺陷层一维可控电控光子晶体（NLC-DLPC）的局域模和及其光激发特性。先建立了含一向列相液晶缺陷层光子晶体结构模型，并且采用ZnO增益唯象模型，计算结果表明：随着外部电场方向与正入射光线的夹角θ的增大，NLC-DLPC缺陷模波长相应的减小；NLC-DLPC各媒质层光场分布呈现出局域现象，而且光场并不是出现在最中间层，而是在最中间层的邻近层，同时可得，缺陷模同时也是局域模；局域模波长增大时，NLC-DLPC光激发泵浦阈值降低；这些模式在较小的泵浦功率时，就可以有着较高的品质因子。其次，研究了有一缺陷层的一维液晶光子晶体的局域模及其光激发特性。提出了一种1D1DL-NLCPC激光器，它带有一层缺陷层，而且填充的液晶可以通过改变电场的方向来改变其有效折射率。从而得到：随着夹角θ的增大，1D1DL-NLCPC禁带逐渐变宽，禁带的两边沿的波长都变短；随着正入射光线方向与外部电场方向之间的夹角θ的增大，1D1DL-NLCPC的缺陷模对应的波长将变短；其变化范围刚好吻合ZnO约20nm的增益波长，比现有的电控波长范围大1到2个数量级；1D1DL-NLCPC缺陷模的半高宽小于0.2nm；缺陷模同时也是局域模，而光并不是被局域在缺陷层而是局域在靠近缺陷层的媒质层；对于1D1DL-NLCPC的局域模，当泵浦功率较小时，就能实现较大的光放大。利用这些特性，这种激光器可以有20nm的调控范围，并且在较小的泵浦功率下，就可以实现很窄的强激光输出。最后，采用时域有限差分法和完全匹配层吸收边界条件，数值模拟研究了含一点缺陷二维向列相液晶光子晶体中电控可调的局域模。向列相液晶5CB可被看作一种单轴媒质，而当外加电场强度足够大时，其折射率很容易通过控制外加电场的方向来调控。数值模拟的结果显示：含一点缺陷二维向列相液晶光子晶体的禁带随着外加电场方向的变化而产生相应的变化，也就是说，在禁带中的某些波长变成了在禁带外的波长，而在禁带外的波长变成了在禁带中的波长；当正弦波波源的波长为禁带中的波长时，大部分的光场能量就被局域在点缺陷处；因此调控外加电场的方向也就会引起局域模的改变。