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《湖南大学》 2015年
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基于人工微结构光子禁带的反射式色散器件研究

罗中华  
【摘要】:近些年来,科研人员对于人工微结构材料应用于控制光传输方面做了大量的研究工作。特别是在光子晶体—具有光子带隙特性的周期性人造微结构这一方面,理论与实验研究表明,利用其色散特性可以实现对脉冲的压缩与展宽。从现有的文献报道看,对其色散特性的相关研究大多集中在光子晶体导带,也就是透射型器件,如光子晶体光纤,光子晶体波导等。然而光子导带的强色散都发生在带隙边缘,阻抗失配导致出射脉冲频谱受到调制,严重影响啁啾脉冲的压缩效果。针对上述情况,文本提出了基于人工微结构光子禁带的反射式色散器件的研究来弥补透射型宽带色散器件的上述不足。其主要工作内容如下:首先,对于不同结构的二维光子晶体—如简单的二维正方晶格和三角晶格光子晶体,分析了不同模式(TM模和TE模)其光子禁带反射波二阶和三阶位相的特点;其次,研究了端面修饰(端面截断和改变所加圆柱半径)对二阶位相和三阶位相的调控;最后,通过前面的研究发现,位于禁带的反射位相的二阶和三阶位相数量值较小,但通过端面修饰我们可以调节二阶位相和三阶位相的数值大小和符号。其次,在前面研究结果的基础上我们提出并设计了一种基于光子禁带的反射式啁啾脉冲压缩器。我们利用FDTD数值模拟了啁啾脉冲在两块相同的光子晶体之间的多次反射,发现脉冲峰值功率明显增加,时域宽度变窄即脉冲被压缩。随着反射次数的增加,二阶色散因为被补偿而越来越小,三阶位相表现的越来越突出—脉冲拖尾越来越明显,脉冲峰值功率下降。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O734

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