多重旋转对称结构光子晶格的实验研究

采用光诱导光子晶格的方法,利用3孔、4孔、5孔、8孔和12孔掩模在掺铁铌酸锂晶体中写入多重旋转对称结构的二维光子晶格。基于干涉理论,对多孔掩模干涉图样进行了数值模拟。通过实验成功地观测到了3孔、4孔、5孔、8孔和12孔布里渊区和远场衍射,并分析了布里渊区与远场衍射的对应关系,实验结果表明光子晶格图样和数值模拟一致。传统观测布里渊区的方法需要使用旋转漫反射器,观测布里渊区和写入晶格是不同的光路,而本方法只需在写入光路中加入衰减器便可观测到布里渊区,较之前的诸方法更为简单、稳定、易于调节。     

关于衍射与无衍射光束

分析了衍射与无衍射光束的特点,讨论了无衍射光束的判据,指出衍射实质上是波动方程的非本征解光束在传输过程中趋于本征解光束的特点。     

无衍射发散光束的判据

本文给出了一个关于无衍射发散光束的简易判据。     

双掺Mg：Fe：LN晶体中构造光子晶格的实验研究

为了提高光子晶格的衍射效率,加快晶格写入时间,尝试在掺Fe浓度相同的双掺Mg：Fe：LN晶体（ Fe：0.03 wt.%, Mg：2.0 mol）和Fe：LN晶体（ Fe：0.03 wt.%）中分别用λ为488 nm半导体激光器和532 nm Nd：YGA固体激光器写入一维光子晶格,对比研究了两晶体内光子晶格最大衍射效率η和时间t的关系。实验结果表明,在双掺Mg：Fe：LN晶体内写入光子晶格时间比Fe：LN晶体所需时间短、衍射效率高。     

无衍射贝塞尔光束的实现方法

无衍射光束是一种新兴的光束，它具有很好的应用前景，本文给出了无射贝塞尔光束的理论背景、实现方法及相应实验结果，比较了这些方法的优缺点，提出了无衍射光束的应用范围。     

光子晶格中离散孤子传输特性的研究

离散孤子标志着从线性到非线性、从连续到非连续、从非相干到非相干,人们对孤子的认识实现了一个飞跃.研究了产生离散孤子的方法,在晶体外加上合适的电压时离散孤子会存在.还研究了离散孤子在晶体传输中的传输和晶格周期、晶格深度以及外加电压等对离散孤子形成的影响.运用交替隐式差分法(ADI-BPM)进行数值分析.     

光诱导光子晶格折射率调制度的实验研究

在不同掺Fe浓度的LiNbO3晶体中,分别用红光和绿光写入光子晶格,利用双光束干涉研究,晶格周期、掺Fe浓度、光波波长与晶格的光致折射率调制度之间的关系.实验结果表明:当用红光(λ=633 nm)写入光子晶格时,掺Fe浓度不大于0.05 wt%;当用绿光(λ=532 nm)写入光子晶格,掺Fe浓度不大于0.03、wt%时,LiN-bO3:Fe晶体的光致折射率调制度随晶格周期的变化存在一个极大值,并随掺铁浓度的增加,相应的折射率调制度极大值也增大,且向品格周期小的方向移动,这与一中心模型理论得到的关系曲线的变化趋势是相一致的;若掺Fe浓度大于以上两值,理论曲线则完全与实验曲线不符,说明一中心模型的空间电荷场理论只适用于小掺Fe浓度的LiNbO3晶体;实验还发现LiNbO3:Fe晶体折射率调制度跟写入光波长有关,用同一块晶体,绿光写入时调制度会比红光更大,且极大值更向晶格周期小的方向移动.     

奇异光子晶格中空间光孤子形成和传输特性的研究

基于光致折变介质中光子晶格作用下光孤子的基本理论模型,采用分部傅里叶算法,研究了二维光子晶格调控下空间孤子的形成及其传输特性。结果表明,在厄米特-高斯光子晶格中,晶格阶数、调制强度、深度显著地影响了空间孤子的形状及其稳定性。本文的结果对空间孤子实验研究具有重要的指导意义。     

长方格子光子晶体带隙特性

基于平面波展开法,以长方格子光子晶体带隙特性为研究对象,改变长方格子空气圆柱半轴a和b的大小,得到当a=b时形成较宽的光子带隙,随着b的增大,光子带隙逐渐减小.改变构成长方格子光子晶体基底的材料,得到Ge构成基底时形成较宽的光子带隙.研究结果为光子晶体器件的制作提供参考.     

二维正方复式晶格的完全光子带隙

为产生光子晶体完全光子带隙,在二维正方晶格的介质柱中心构造一个空气柱孔缺陷,应用平面波展开的方法研究了光波在其中的传播规律,发现在特定的结构参数条件下,该结构产生了完全光子带隙,从而找到了在简单晶格结构条件下实现完全光子带隙的方法。     

复式晶格光子晶体多波长THz光开关

THz(太赫兹)通信在高速、超宽带的无线接入网中有着重要的应用。THz光开关是THz通信的关键器件之一,对其进行研究具有重要意义。文章设计了一种新型的基于复式晶格光子晶体的多波长THz光开关,它能够有效地实现四波长THz波的开、关控制。利用RSOFT软件中的FDTD(有限差分时域)方法进行了仿真,结果表明,该开关的消光比达40dB,插入损耗为0.109dB,开关速率为5.55GHz,在未来无线光通信方面有着重要的应用潜力。     

掺铒光子晶体光纤非线性的研究

为了研究光子晶体光纤的纤芯中掺稀土离子Er3+后对其非线性系数的影响,采用全矢量等效折射率模型的方法,通过对空气孔半径r、空气孔间距Λ、等效纤芯的折射率n和空气填充率等结构参量的调节,对非线性系数随这些参量的变化进行了数值计算和讨论,得到了结构参量对非线性的影响及其变化规律。结果表明,在光子晶体光纤的纤芯中掺稀土离子Er3+,可以提高光子晶体光纤的非线性;通过调节结构参量,可以灵活地调整掺铒光子晶体光纤的非线性,从而能够得到更具实用价值的光子晶体光纤。     

太赫兹波在二维正方晶格光子晶体中的传播特性

本文用平面波展开法研究了太赫兹波(THz)在二维正方晶格光子晶体中的传播特性。分析了晶格常数为a=0.1mm的正方晶格介质柱二维光子晶体,在0~1.8THz频段范围内,通过数值计算,发现当介质圆柱半径r=0.2a时,E偏振出现最大绝对光子带隙,带隙位于0.283-0.400THz,带隙宽度为0.117THz,相应的带隙波长范围为84.9μm至120μm,处于THz波段,并分析了随着相对介电常数差值的增大出现的TM带隙宽度增大。研究结果为THz器件的开发提供了理论依据。     

全固态带隙结构光子晶体光纤中非线性过程的数值模拟

全同态带隙结构光子晶体光纤能够同时提供大模场面积和可控色散特性,为高功率下的非线性传输过程提供了一种新的介质,尤其在构成全光纤色散补偿和高功率孤子传输器件方面具有重要的应用价值.利用改进的广义非线性薛定谔方程数值模拟了全固态带隙结构光子晶体光纤中的非线性过程,分析了这种光纤中由于带隙特性和色散特性的共同作用,对飞秒激光非线性传输过程的影响,其中最明显的效应就是带隙特性对孤子自频移有很强的抑制作用.进一步详细讨论了入射脉冲峰值功率、带隙宽度以及带隙中心位置对非线性传输过程的影响.     

两种介质柱构成复式正方晶格的完全光子带隙

由一个正方介质柱和两个圆介质柱构造一个二维正方复式晶格的光子晶体.应用平面波展开的方法研究了光波在其中的传播规律.通过调节介质柱几何尺寸和介电常数,该结构产生了完全光子带隙.     

高非线性光子晶体光纤中超连续谱产生的特性研究

利用数值方法求解广义非线性薛定谔方程,数值模拟了光脉冲在高非线性光子晶体光纤正常色散区超连续谱产生的演化,研究和分析了脉冲参数如峰值功率,脉冲宽度及初始频率啁啾对超连续谱形成的影响.结果表明,当脉冲峰值功率一定时,随着传输距离增大,超连续谱随之愈宽,平坦度愈好;随着脉冲峰值功率逐渐增大,超连续谱随之更宽,平坦度有所劣化.相反,脉冲宽度逐渐增大,超连续谱展宽范围减小,其平坦度也逐渐劣化;具有适当的正负啁啾脉冲,在高非线性光子晶体光纤传输中获得宽而平坦超连续谱.