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衍射光学元件设计和超晶格中光输运性质研究

喻霞  
【摘要】:研究光束调控和光传输性质不仅有着重要的科学意义,而且在设计光电子器件方面有着重要的应用价值。本文着重研究了如下两个问题:(一)衍射光学元件设计及其在光束整形中的应用;(二)含缺陷超晶格中光输运性质。获得了如下有意义的结果: 利用改进后的加权杨-顾算法,优化设计了衍射相位元件实现分数傅立叶变换区域和激光腔外光束整形。通过比较GS算法,杨-顾算法及加权杨-顾算法三种算法设计元件的整形结果,发现加权杨-顾算法明显提高了光束整形效果;降低了误差函数和光强不均匀性;可改善普通杨-顾算法对初始值的敏感性,避免搜索过程陷入局部极值点。整形后所得的均匀平顶光束具有高衍射效率、高均匀度、长距离传输而不变形和不发散等特点,可更好的满足实际需要的光束调控,同时优化光学器件的设计结果。 从光的电磁理论出发,利用转移矩阵方法,结合左手材料和超晶格结构的特殊性质,对光波在含广义SML(GSML(m,n))缺陷的周期超晶格中和准周期GSML超晶格中的传输特性分别进行了研究。比较了GSML结构由右手材料组成和由左右手材料组成这两种情况下,GSML结构的阶数、入射角以及光学厚度等因素对超晶格输运谱的影响。发现随着GSML结构的阶数增加、入射角增大以及光学厚度增大三种因素的变比都使带隙加宽,出现新的局域模,而左手材料的引入进一步拓宽带隙结构,同时给出色散关系很好的解释了带隙的增宽。这些研究结果为器件的设计提供了非常重要的参考依据。


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