非线性干涉滤光片开关特性及逻辑功能

目前,利用光子特性形成大容量和超平行运算的光子计算机研究引起人们广泛的兴趣。无论是模仿电子计算机的二进制数值光计算机结构,还是用符号代换进行光计算以及光信息的存储,都离不开具有光学双稳特性的阈值器件,非线性干涉滤光片光学双稳器件,具有开启阈值功率低、开关速度快,可室温工作于可见波段等优点,因此在探索逻辑开关功能,研究全光学数字计算和体系结构方而受到人们的重视。本文报导利用其透射、反射双稳特性,获得多种逻辑功能;并报告双稳器件对冲开关特性的研究,用于构成光学关联存储、干涉滤光片型空间光调制器的阈值器件。     

含吸收型色散介质的光子晶体的腔极化激元研究

对色散介质层采用洛仑兹振子模型,通过考虑色散介质层两边的边界条件,可以严格得到表征色散介质层的转移矩阵.通过改变介质层的不同参数,详细研究了含吸收型色散介质的对称光子晶体的腔极化激元.研究发现吸收型色散微腔和增益型色散微腔在简正模耦合,无定型展宽效应和失谐效应方面都可以表现出大致相似的性质,但其在透射强度和耦合模频率飘移方面都有着明显的不同.最后对同时含有吸收型色散介质层和Kerr非线性层的一维对称光子晶体的光双稳行为进行了研究,发现其形成双稳态所需的阈值入射光强比仅含Kerr非线性层的阈值入射光强有所降低.     

增加吸收无镜光学双稳的双层理论模型

一般文献认为在非线性介质中,观察到增加吸收无镜光学双稳的条件是α_0L≤0.18。但是我们用不同厚度的高吸收ZnSe多晶所作的实验表明,样品的吸收从1.13至13之间均有类似的双稳曲线出现,只是开关阈值随样品厚度的增加而增加。而且无论在什么情况下,只要入射光功率超过一定极限,总是介质的入射表面层被摧毁。由此,我们认为,在高吸收介质中,增加吸收光学双稳仅运转于样品中α_0L_0≤0.18的前表层,后层可被看作线性吸收体和纵向散热器。从这一双层模型出发,解介质中的三维热传导方程,我们计算了双稳的阈值功率。理论计算与实验结果基本符合。     

多量子阱光波导中非线性TE波的有限元解

本文提出一种以有限元法为基础的数值方法，用于研究任意非线性介质的多量子阶（ＭＱＷ）光波导中传输与强度有关的ＴＥ波性质．用简单的迭代过程得到自洽解．对于线性或非线性包层区的波导，给出了与功率有关的ＴＥ模的数值结果．结果表明：光的总功率在某一阈值以上时，可以忽略非线性包层区对传播特性的影响．同时，还考查了非克尔型介质与功率有关的行为．     

掺杂非线性吸收介质的光子晶体的双稳态特性

从光子晶体的传输矩阵理论出发，推导了掺杂饱和吸收非线性介质的光子晶体的缺陷模的透射率，以及缺陷层中局域光的增强因子。计算表明，基于非线性介质透过率的感应变化和透过率的正反馈作用，掺杂非线性吸收介质的一维光子晶体具有双稳态特性；实现双稳态所需的入射光强阈值决定于光子晶体的折射率参数、掺杂介质的饱和吸收光强，并随光子晶体的周期数N的增大而指数减小。     

光纤光栅光学双稳态器件

提出在一段掺铒光纤上制作一对光纤光栅可构成一种新型低功率高速光双稳器件。利用分布反馈耦合波理论结合掺铒光纤非线性特点分析了器件的运转和双稳阈值，表明在现有技术条件下，可实现纳秒微瓦级厘米尺寸器件的光双稳运转。     

一种横流CO2激光器多折非稳腔

为充分利用高功率横流CO2激光器工作物质反转介质以及提高激光光束质量,采用外光桥、内光腔形式一级振荡,两级放大的非稳腔的光腔结构,提出一种多折非虚共焦非稳激光谐振腔.采用外光桥内光腔结构,安装调试方便,能满足激光器稳定运行的要求.多折非稳激光谐振腔结构可充分利用辉光放电区及其下游介质增益,获得足够大的高质量的激光功率输出.用有限元的方法,对该类型的激光谐振腔的特性进行了理论分析.分析结果表明,该多折非稳腔输出激光远场能量分布与多模激光能量分布相似,但非稳腔输出激光远场相位分布不存在180°跳变,因而具有很好的聚焦性能.     

强非局域介质中的厄米-椭圆高斯空间光孤子

研究了傍轴厄米-椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性.依据强非局域介质响应函数特征宽度远大于光束束宽,对非局域非线性薛定谔方程进行了近似简化,得到了介质响应函数为椭圆对称情形下的强非局域模型.在此基础上利用分离变量法得到了厄米-椭圆高斯空间光孤子解析解及其形成的条件.进一步研究发现,随着厄米-椭圆高斯空间光孤子阶数的增大,光束束宽增大,介质的非局域程度相对减弱;要获得高阶椭圆高斯空间光孤子,必须提高非局域介质的非局域程度.最低阶的厄米-椭圆高斯空间光孤子就是椭圆高斯空间光孤子.     

非线性反铁磁介质中双稳和多稳态研究

本文分析了远红外光（或亚毫米波）在线性介质－－非线性反铁磁介质－－线性介质系统中的透射特性，数值分析表明该系统具有双稳和多稳特性。分析了非线笥反铁磁介质厚度ｄ、介电常数ε２以及线性介质的介电常数ε２以及线性介质的介电常数ε１，ε２对系统输出功率与输入功率关系的影响，结果表明：非线性反铁磁介质层越厚，实现双稳工作所要求的门限功率越小，输出效率越低；ε２越大，门限功率越小，输出效率越高，双稳动态范围越     

半导体纳米粒子Bi2S3和NiS的光限幅特性研究

研究了Bi2S2和NiS半导体纳米粒子的光限幅特性,测得了Bi2S3非线性阈值为0.11 J/cm2,NiS的非线性阈值为0.21 J/cm2.对两种样品进行了开孔Z-scan的实验,计算可知Bi2S3非线性吸收系数β≈9 cm/GW,NiS的非线性吸收系数β≈8 cm/GW.在NiS半导体纳米粒子的乙醇溶液进行闭孔Z-scan时,发现样品有自聚焦的特性,也就是说样品的非线性折射率系数n2＞O,计算得y≈2.66×104 cm2/GW.     

离轴非稳腔导引光多光束干涉与远场图样研究

研究光腔内导引光的往返振荡物理过程与传播特性有助于理解、判断光腔的准直失调状态。离轴非稳腔作为一种兼具高提取效率与高光束质量的混合非稳腔,调腔导引光在离轴非稳腔中的振荡物理过程研究鲜有报道。通过理论计算与实验研究了导引光在离轴非稳腔内的多光束干涉过程及其远场传播特征,在实验中搭建了离轴非稳腔（X方向为平凹稳定腔,Y方向为共焦非稳腔）导引光研究装置,通过凹球面镜小孔注入波长为632.8 nm的基模高斯光束,开展了光腔准直与导引光远场图样研究,实验结果与计算结果吻合较好。计算与实验结果表明：离轴非稳腔的干涉图样与传统共焦非稳腔/稳定腔不同,调腔导引光在腔镜小孔注入处出现椭圆“水滴”状干涉图样,该图样亮度较高,可以用于判断光腔的准直状态。输出导引光的远场光斑在Y方向上是不同振荡阶次的亮核光斑,其中高阶次亮核光斑可用于指示红外激光的远场光斑位置。     

非谐振子的高阶压缩

随着高阶相关测量技术的发展,量子电磁场的高阶压缩的研究引起了人们的重视。1985年Hong和Mandel提出了量子场高阶压缩的概念,并计算了简并参量下转换、二次 谐波的产生等过程中场的高阶压缩。本文重点研究非谐振子的高阶压缩。 相干光通过非吸收的光学双稳非线性介质,光场与介质相互作用,其物理模型为非谐振子,此系统的哈密顿量为     

自散焦无腔全光学双稳

我们利用激光在吸收介质中的非线性热散焦效应,设计了一种具有负逻辑功能的无腔自散焦全光学双稳系统。系统采用中心带小孔的球面反射镜提供输出和光学反馈,用品红的丙酮或四氯化碳溶液作非线性介质,实现了色散型无腔双稳。用热透镜焦距公式和射线传输矩阵方法导出了入射光束腰斑相对于介质的最佳位置。给出了系统输入输出的非线性关系,对运转原理作了定性解释。     

飞秒光脉冲破坏阈值的解析分析

通过对速率方程求解,得到了双曲正割光脉冲在介质表面引起的电子密度的解析表达式,导出了脉冲通量密度与破坏脉宽阈值的解析关系式.利用解析式就波长为1053nm的光脉冲对熔石英表面的破坏过程进行了计算,得到的介质损伤阈值与脉宽的变化关系与前人研究的结果一致.     

非线性周期结构介质的光学双稳态和光限

本文借助Ｆ－Ｐ腔理论，推导出非线性周期结构介质中的入射光强与透射光强的解析表达式，分析了讨论了它的限光，双稳和非稳等特性，并指出液晶材料作出非线性介质的新的应用前景。     

圆对称高斯光束在吸收克尔介质中的稳态自聚焦行为

由光束在吸收克尔介质中传输的非线性近轴波方程 ,推导出具有二次相位分布的圆对称高斯光束在线性吸收介质中的耦合传输方程以及光束束腰的演化方程。数值计算的方法证实了光束束腰变化的几种可能 ,分析了稳态自聚焦的阈值特性。在给定参数的情况下 ,得到了稳态自聚焦的阈值入射光强和阈值聚焦长度     

基于非理想克尔介质的弧形波导全光开关

本文用有限差分光束传播法（FD－BPM）模拟并给出了基于理想克尔介质的弧形波导全光开关的开关特性曲线,分析了克尔介质中的非克尔非线性效应。用FD－BPM就非线性饱和以及背景吸收对弧形波导全光开关特性的影响进行了模拟,模拟结果表明,背景吸收和非线性饱和会减少弧形波导全光开关的开关次数,增加弧形波导全光开关的开关功率,导致全光开关的开关特性恶化。     

一类光学非线性动力学系统的稳态、动态特性与不稳性

本文研究激子类光学非线性材料的动力学行为及不稳定性,包括双稳态和动态响应,失稳条件分析、自脉动以至混沌,给出了一些有意义的结果。 根据全量子理论,把半导体激子型光学非线性材料看作非均匀加宽的二能级系统,可得到一组动力学方程(M.L.Steys—Ross等,1983),能够描述某种光双稳特性。我们曾指出,介质中相干光场与波色子元激发的非线性相互作用是增强吸收型光双稳     

光纤光弹效应光学双稳态

利用光纤的光弹效应实现了压光调制。所使用光源为6328?He-Ne激光器。光纤为截止波长0.633μm石英介质单模光纤。利用这种光纤压光调制系统实现了光学双稳运转。指出了减小阈值电反     

非局域非线性中奇异空间光孤子传输特性研究

基于非局域非线性介质中空间光孤子的理论模型,采用分部傅里叶算法,我们研究了空间孤子在二维非局域非线性介质中的传输特性及其稳定性。结果表明,在该介质中存在Laguerre-Gauss（拉盖尔-高斯）型的空间孤子;孤子的传输特性受非局域介质的调制系数、调制深度,以及光束的初始条件等调控,并且传输距离的越大,影响越显著。本文的结果对完善和充实空间孤子理论体系有重要意义。