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CPO效应下具有非均匀展宽的真实线型的掺铒光纤中的慢光现象

陈译联  
【摘要】:近年来,光通信系统在不断地发展和日益地完善,其高速率,低损耗,大容量的特点使得光纤在网络在整个通信系统和通信领域中得到了巨大和广泛的应用。但是光电转换速率的瓶颈问题仍然一直以来阻碍着光网络的继续发展。为了构造多种光交换机、光缓存和光延时器等光通信器件,就必须研究使光速减慢的各种方法和机制。所以,通过采用非线性光学手段以获得光在介质中的慢速传输引起了许多学者的兴趣。 得到慢光的非线性手段分为两大类:分别为材料色散和波导色散。其中材料色散分为三种方法:电磁感应透明(EIT),相干粒子数振荡(CPO)和布里渊散射(SBS)。波导色散方面的方法有:光子晶体光纤,光子晶体波导、光子晶体微腔、量子阱(点)等。由于主要的两种方法EIT和SBS方法分别存在对实验环境和实验器材有很苛刻的要求及延迟时间短的缺点,所以,现在本文主要讨论利用CPO效应实现慢光。 本文的创新之处是:过去关于慢光的研究工作大都是在理想近似的情况下即将原子能级的线型考虑成在能谱上对称的Lorentz线型。本文研究工作主要在理论上将CPO效应的研究范围拓展到一般的实际情况。我们在理论上模拟室温条件下,慢光在掺铒光纤中的的实现的研究。利用了半经典的密度矩阵方程和光波传输理论,将由于斯塔克(Stark)分裂引起的能级之间的非均匀展宽效应考虑进去,推导和计算了实际情况下的关于极化率的表达式,然后使用matlab软件对增益谱与吸收谱的谱线图进行模拟仿真,研究它们的传输性质与意义。最后简述了目前在理论研究中遇到的一些问题,尝试着提出一些改进的方法,并提出未来的主要研究方向。


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