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题名关于单向通光与光路可逆的几个物理问题的思考
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作者
高华
魏果果
许玲玲
张强
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机构
中国地质大学(北京)数理学院
首都师范大学物理系
北京市铁路第二中学
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出处
《大学物理》
2018年第4期23-26,30,共5页
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基金
国家自然科学基金(11504336)
中央高校基本科研业务费(265201430)
中国地质大学(北京)大学生创新实践项目资助
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文摘
单向通光,俗称光二极管,是指只允许光波从一个入射方向上通过,从反方向入射则全部被截止,它是实现光计算、光互联等功能中非常重要的一个基本光学元件.但是在线性和非磁性材料中,光的可逆原理却要求光的传播途径是可逆的.由此我们提出以下问题:在线性和非磁性材料中,单向通光是否可以获得?如果可以获得,其获得的途径又是什么?单向通光与光路可逆的关系如何?围绕这些基本的物理问题,文章以光栅基底发生的波导模式共振为机制,设计并成功获得了多频率点光波的单向通光效果.并以此为例证明在线性和非磁性系统中光的非对称透射依然存在,它并没有打破光路可逆原理.通过进一步分析得出了在这种系统中,光的单向通效果来源于光传播路径中非对称的传输通道的结论.
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关键词
单向通光
光路可逆原理
通道效应
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Keywords
unidirectional optical transmission
reciprocity principles of optics
channel effect
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分类号
O439
[机械工程—光学工程]
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题名基于介质光栅导模共振的多频率点的单向通光
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作者
田徐腾越
高华
许玲玲
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机构
北京市第八中学
中国地质大学数理学院
首都师范大学物理系
北京市铁路第二中学
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出处
《石河子大学学报（自然科学版）》
CAS
2017年第5期657-660,共4页
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基金
国家自然科学基金项目(11504336)
中央高校基本科研业务费(265201430)
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文摘
单向通光是指只允许光波从一个入射方向上通过,反方向入射时光波全部被截止。单向通光元件即光二极管是实现光计算、光互联等功能中非常重要的一个基本光学元件。本文设计并提出了一种可实现多频率点单向通光的光栅光学单通元件,其原理在于通过波矢匹配条件单方向地激发光栅基底层的波导模式共振,抑制光栅高衍射级的透射,从而获得光学非对称透射,并通过优化光栅结构参数进而获得单向通光的透射效果。时域有限差分方法模拟结果表明:在共振波长处,其正、反向透过率可以分别达到0%到90%,单透效果远远优于非对称金属光栅系统的单透效果。此外,该单透元件还具有结构简单,无吸收,对光波偏振态没有依赖等诸多优点,尤其适用于现代硅基纳米光子线路的集成结构。
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关键词
单向通光
波导模式共振
通道效应
波矢匹配
介质光栅
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Keywords
unidirectional optical transmission
guided mode resonance
channel effect
wave vector matching
dielectric grating
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分类号
O439
[机械工程—光学工程]
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题名位相突变情况下的反射定律和折射定律
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作者
田徐腾越
高华
许玲玲
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机构
北京市第八中学
中国地质大学(北京)数理学院
首都师范大学物理系
北京市铁路第二中学
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出处
《中学物理》
2017年第11期58-60,共3页
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基金
国家自然科学基金(11504336)
中央高校基本科研业务费(265201430)
中国地质大学(北京)大学生创新实践项目
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文摘
前不久,世界顶级科学期刊《Science》报道了一种新颖的位相突变界面并通过实验得以实现.当光波入射到这种界面上时,光波的位相不是连续积累的,而是由于界面上分布着的微型光学振荡器的作用使得光波的位相发生突变.因此,光波在这种光学界面上的行为将与常规的反射、折射大不相同.本文以此为出发点推导了在引入位相突变情况下的反射定律、折射定律所具有的新形式,并与传统的反射定律、折射定律进行了比较.结果发现,在引入位相突变时,反射角不再等于入射角,折射角、入射角的正弦值也不再与折射率成反比关系,二者均可根据位相突变的情形进行随意的调节.这一突出特性在现代光学设计等各个方面有着巨大的运用潜能,文章最后以新的反射定律为例,利用反射角与入射角不再相等的特性成功设计并实现了光的单向传播.
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关键词
反射定律
折射定律
位相突变
单向通光
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分类号
G633.7
[文化科学—教育学]
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