超快速低功率有机光子晶体全光开关

全光开关是一种重要的光子器件,在光计算、光互联和超快速信息处理等领域都具有非常重要的应用前景.光予晶体具有独特的光子带隙特性,能够有效地控制光子的传输状态,因而成为制备集成光子器件的重要基础.光子晶体全光开关的三个重要指标分别是:超快速时间响应、低抽运功率和高开关效率.由于通常的非线性光学材料,如半导体材料,其三阶非线性光学系数相对较小,这就使得光子晶体全光开关的抽运功率在GW/cm2的量级.如此高的抽运功率严重制约了光子晶体全光开关的实际应用.     

光子晶体的等效负折射与椭圆孔的光开关效应

用时域有限差分法和介质的等效折射率概念,研究了三角形结构的等效负折射率光子晶体的透射谱,研究发现选择合适的波源的工作频率,在等效负折射率光子晶体中,因Bloch波共振和受激辐射以及光子隧道贯穿极大地增强了自发辐射的几率,使能量被高度局域,进而大大增强了它们的透射率,从而获得明显的全光开关效应,进一步研究发现当二维光子晶体三角形结构的圆柱空气孔改为椭圆柱空气孔时,椭圆孔激发对应的透射峰远大于圆柱空气对应的透射峰,即椭圆孔具有很高的品质因数,从而形成性能极优的光开关效应,有望在实现高效光放大、光子晶体激光器和全光开关等方面得到广泛的应用。     

基于光子晶体光纤的全光开关实验研究

在10Gb／s光传输系统中进行了以光子晶体光纤（PCF）为非线性介质的全光开关实验研究。实验中高强度光脉冲经过非线性系数为普通常规光纤36倍的25m长光子晶体光纤后，观察到了由于自相位调制效应（SPM）而导致的光谱展宽现象。实验进一步研究了基于这一效应的全光开关特性，并得到了很好的开关特性曲线。同时还发现这种全光开关具有全光波形整形和波长变换的功能，在实验中变换脉冲中心波长偏离入射脉冲波长4nm。实验结果表明，这种具有高非线性系数的光产品体光纤非常有利于器件的小型化和集成化。     

二维平板光子晶体微腔与波导的耦合北大核心CSCD

光子晶体是介质介电常数呈周期性排布的结构,具有光子带隙,处于光子带隙中的电磁波无法在其中传播。二维平板光子晶体是通过在衬底上刻蚀周期性排列的空气孔柱而形成的结构,由于其具有优良的控制光传播的特性而得到广泛的研究和应用。介绍了在二维平板光子晶体中引入缺陷形成的光子晶体微腔和波导的方法和性质。通过调整几何参数控制微腔与波导之间的耦合,实现基于二维平板光子晶体的全光开关、光存储、单光子源等光学器件并讨论其在量子光学网络中的应用。     

二维光子晶体微腔全光开关与可调谐滤波器

近几年,利用可调谐光子晶体微腔实现全光开关和可调谐滤波器是光子晶体领域的一个研究热点,较高的透过率、大的品质因数和可调谐特性,以及超快的响应时间是需要解决的焦点问题。目前,这方面的研究大都是基于硅和砷化镓等半导体材料,而半导体材料自身的三阶非线性系数相对较小,响应时间长,这就极大地限制了光子晶体微腔的实际应用。     

二维液晶光子晶体的带隙特性分析

利用平面波法分析了二维液晶光子晶体的带隙结构,着重对三角形和正方形空气孔光子晶体带隙随液晶旋转角的变化情况进行了分析和比较.仿真结果表明,两种结构的光子晶体都可以通过改变填充液晶的转向角来实现带隙的动态可调性.正方形结构对填充比要求较高,制备难度大,而三角形结构带隙变化范围大,适当增加填充比还可以得到更好的可调性能,因此在实际应用中应尽量选择三角形结构的液晶光子晶体.利用液晶光子晶体的动态可调性,可以制成多种光通信系统中需要的器件,如全光开关、滤波器等,不仅可以节约成本,避免相似产品的重复购置,还可以提高系统的灵活性.     

光子晶体透射相位特性在全光开关和逻辑门中的应用

利用传输矩阵法详细研究了形如(HL)kA(LH)k的含N个耦合缺陷一维光子晶体的透射相位特性。研究表明,当 时,光子晶体的透射相移呈近线性变化;而当 时,透射相位曲线在整个禁带范围内呈阶梯变化,且在每个缺陷模附近透射相位随频率迅速改变,其相移量约等于π。当在光子晶体中引入非线性折射率材料时,折射率的微小改变将导致透射光产生π相移,而且此相移过程中透射率接近于零,这有利于减少动态啁啾对透射光信号的影响。光子晶体的这种π透射相移特性可用于设计各种新型相位器件。根据这一原理,设计了全光开关及逻辑门并讨论了其工作原理。     

基于光子晶体光纤的全光再生理论和实验研究

提出了利用高非线性光子晶体光纤（PCF）的自相位调制效应（SPM）,实现对高重复率皮秒脉冲全光再生的方案,理论分析了再生器的传输特性和滤波器参量对再生特性的影响。此外,利用一段80m的非线性光子晶体光纤进行了全光再生实验,通过调节入射光纤的功率和可调谐滤波器的参量实现了对高传输速率脉冲的全光再生,实验结果与理论分析结果一致。     

光子晶体光纤的非线性效应及其应用研究进展

光子晶体光纤在光器件的集成化、小型化乃至大幅降低其成本方面都有着重要的应用前景。介绍了光子晶体光纤的各类非线性效应及其潜在应用,重点讨论基于光子晶体光纤的光开关实现方案,并提出一种基于M Z干涉的光子晶体光纤光开关方案,对其可行性进行了探讨。     

生物薄膜中观察到慢光

慢速光现象有助于促进远程通信中全光开关的研制。科研人员已经证明了某些材料中慢光的存在，例如原子蒸汽，红宝石和量子点等。然而，这些无机材料由于受到自身固定寿命和跃迁速率的限制，其全光控制光子群速度并不灵活。而这又是研制全光开关的关键。     

基于微腔和光学Tamm态耦合的全光二极管

为了实现全光二极管的功能设计,采用1维光子晶体非线性微腔,在1维光子晶体两端设置不同厚度的金属薄膜,并运用非线性传输矩阵方法研究了该结构的传输属性。结果表明,两个非对称光学Tamm态和非线性微腔的耦合结构呈现双稳态,且滞回线的位置与入射方向有关,具有全光二极管功能;光二极管的性能依赖于微腔厚度和两个金属薄膜的厚度比。该设计为全光二极管的性能优化提供了参考。     

中科院大力开展光学材料和器件的研究

国内在光子晶体的理论研究方面已开展了大量的工作并取得了很好的成果。虽然实验方面的研究起步较晚，但发展迅速，为研制光子晶体基的光电子器件打下了基础。中科院重点开展光子晶体天线、光子晶体激光器、光子晶体光放大器、光子晶体波导、光子晶体光开关、光子晶体波长转换器、光子晶体路由器、超高效率发光二极管等新一代纳米光电子器件的研究。     

利用光子晶体光纤实现全光波长转换研究

作为自动交换光网络中的核心器件，全光波长转换器在网络中发挥着重要作用。重点介绍基于光纤参量放大器实现全光波长变换的进展和工作原理。提出利用光子晶体光纤的强非线性来实现全光波长转换，在未来光通信领域将具有广阔的应用前景。     

硅树脂调制的可调光子晶体

文章提出一种利用硅树脂调节光子晶体光子带隙的方法,光子晶体波导是通过往二维正方形光子晶体的介质柱之间填充硅树脂得到的,利用温度场改变硅树脂的折射率.数值模拟结果表明:通过温度场可对这种光子晶体的禁带结构进行调节.这种可调光子晶体可应用于制作新颖的偏光片和光开关.     

全光开关系统接近实际应用

全光开关系统接近实际应用由于缺少光开关系统，现实世界中一直未能使用全光通讯网络。包括使用甚窄光谱宽度半导体激光器和掺饵光纤放大器的单馍色散移动光纤在内的所有其它必要元件均已有了。这种网络实际能以无限速度工作。正在发展用于通讯系统的自由空间光子开关技术...     

基于光子晶体光纤中简并四波混频效应的高效可调谐偏振不敏感波长变换器(英文)

实验验证了一种结构简单、变换效率高的可调谐偏振不敏感全光波长变换器。光子晶体光纤由于其特殊的纤芯结构,能够保有较高的双折射效应。通过调节抽运光的偏振态,使之与光子晶体光纤的双折射轴成45°夹角入射,则此时信号光与抽运光在光子晶体光纤中进行简并四波混频过程时,其变换效率对信号光偏振态的随机变化不敏感,闲频光输出功率几乎保持不变。实验结果表明,所搭建的全光波长变换器在25nm变换范围内,闲频光偏振敏感度低于0.6dB,变换效率优于-15dB(峰值可达-7.6dB),输出闲频光的光信噪比优于40dB,长时间工作性能稳定,可实现开机自启动,是一种实用性强的偏振不敏感全光波长变换器。     

微纳结构非线性光学及其全光调控研究进展

随着微纳光子学的提出与发展,在纳米尺度上操纵和控制光子,发展体积更小、速度更快的光子器件,实现全光集成,已成为国际研究前沿和新技术领域竞争的热点。其中以光子晶体、表面等离激元微纳结构为代表的微纳光子学研究及应用在国际上得到了广泛的重视和蓬勃发展,特别是其微纳结构的非线性光学、全光调控与器件的应用研究。本文主要综述了微纳结构增强的光学非线性及其非线性全光调控研究进展。     

基于方向带隙差异的二维光子晶体异质结构的单向分束特性

正基于光子晶体的光通信器件结构紧凑,在未来全光集成芯片和全光通信网络中具有巨大的应用前景。理论研究了由椭圆形硅柱和圆形硅柱排列在空气中所组成的二维正方晶格光子晶体异质结构。通过两种硅柱在交界面处的交错分布,使得特定频率范围的光束沿一个方向正入射到该结构时,可以从另一个端面分裂为两柬出射光;而该光束沿相反方向正入射时则被禁止传播。通过参数的优化设计,在另外的频率范围内还实现了沿一个方向传播时可以分裂为三柬出射光,沿相反方向入射时则光束只沿着原来的方向传播、通过对两种光子晶体等频率曲面的理论分析,发现自准直效应在光子晶体异质结构分束特性中发挥着重要的作用。     

光子晶体波导的非线性局域模

用光子而不是电子作为信息载体 ,最有希望的光学材料是光子带隙晶体。在这种晶体中介电常数的周期结构调制能可控地禁止光波在特定波带中的传播。在光子带隙材料基础上提出的微观光操纵器件中特别感兴趣的是小心制造的浅缺陷 ,这种浅缺陷能在全光微芯片中起波导作用。最近 ,Tokushima等人演示了将 1 .55μm波长的光弯曲成 1 2 0°的波导传播 ,该弯波导是在三角形晶格二维光子晶体中做成。对于用具有非线性响应材料组成的光子晶体或嵌有非线性杂质的光子晶体 ,可以通过改变光强来实现光子晶体波导性质的动态可调。在这种情况下高强度光能通…     

光子晶体光纤及其在光器件领域的应用

光子晶体光纤(PCF)是国际上当前的研究热点,其非凡的特性给新型光器件注入了新的活力.文章从PCF的工艺技术、衰减和熔接等方面阐述了国内外PCF的最新研究进展,并阐述了国际上PCF在高功率光纤激光器、光纤放大器、超连续光谱、飞秒激光、全光开关和色散补偿等光器件领域的重要应用及最新成果,最后提出了PCF应用技术的发展趋势.