收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

含复合缺陷的一维光子晶体的非线性传输特性的研究

侯鹏  
【摘要】: 光子晶体是一种新型的人工合成光学材料,其组成材料的折射率在空间呈周期性分布。光子晶体的尺度与电磁辐射波长具有相同数量级,其最根本特征是具有光子带隙。能够像半导体控制电子的运动一样,通过对材料结构的优化设计,光子晶体可以自由地控制一定频率范围内或某固定频率的电磁波在空间不同方向上的发射、输运和滤波。这一思想给光通信技术,特别是给传统的微波通信技术带来革命性的创新理念。 合成新型光子晶体、探讨新的物理特性及应用,一直是光子晶体研究的热点。本文将采用亚波长材料、负折射率材料、非线性材料来构造一维光子晶体的复合缺陷,深入研究光在其中的非线性传播特性,期盼研究结果能够进一步完善光子晶体的非线性特性,为新型光学器件的设计提供新思路。本文的主要工作和创新点概括如下: (1)研究了具有中间线性隔层的耦合非线性缺陷对一维光子晶体双稳态特性的影响。发现这种复合结构的光学双稳态受到中间线性介质层的强烈调制,当中间线性层光学厚度固定时,双稳态阈值随其折射率的减小而减小,当中间线性层的折射率固定时,双稳态阈值随其厚度的增加呈周期性变化。恰当选择中间线性介质层的参数可大大降低双稳态阈值。 (2)用线性薄膜和Kerr材料构造一维光子晶体的复合缺陷,分别研究了线性缺陷膜为双负折射率材料和右手材料两种情况下,线性缺陷膜对一维光子晶体的电场分布、线性缺陷模频率和双稳态阈值的影响,发现当线性缺陷膜为双负材料时,上述三个参量随线性薄膜物理参数变化的趋势与具有相同绝对值参数的正折射率线性薄膜时的情形完全相反。 (3)对计算Kerr介质的非线性特征矩阵进行了推导和演化。推导出斜入射时,透(反)射波束的Goos-H?nchen位移与入射波强度变化的关系式。利用所推导的关系式分析了中间位置含Kerr材料的一维光子晶体透射波束纵向位移随入射波强度的变化关系,首次发现Goos-H?nchen位移随入射光强度的改变呈双稳态变化,提出了双稳态位移的概念。当入射波强度从较大值减小时,Goos-H?nchen位移被大大增强,在低阈值附近达到最大值。详细讨论了Kerr缺陷膜的厚度、线性折射率、入射波频率以及入射角对双稳态位移的影响,发现双稳态位移的峰值随非线性材料线性折射率的成倍增长而减小。当光子晶体结构和入射角确定时,双稳态位移取决于入射波频率偏离线性缺陷模频率的程度。随着入射波频率逐渐接近线性缺陷模频率,位移峰值急剧增大,但当入射波频率非常接近线性缺陷模频率甚至超过线性缺陷模频率时,双稳态位移消失。 (4)研究了亚波长缺陷膜对含Kerr类型非线性缺陷的一维光子晶体缺陷模频率附近透射波束双稳态位移特性的调制作用。研究表明双负折射率亚波长缺陷膜能明显改变双稳态位移特性。随着磁导率绝对值的增加,双稳态阈值增大,位移峰值却减小,回滞曲线上下两部分间的距离先是变得越来越小,直到两部分重合在一起,而后随着磁导率绝对值的增加,原来位于回滞曲线下面的部分移动到了上面,而原来上面的那部分却移动到了下面,并且随着磁导率绝对值的增加两部分间的距离增大。研究还发现,亚波长缺陷膜和Kerr缺陷膜的前后位置次序对双稳态位移的阈值和峰值产生剧烈影响,并且磁导率的绝对值越大,影响越明显。对于(AB) 3 ADCA( BA)3结构,当亚波长缺陷膜磁导率的绝对值较大时,双稳态位移的方向突然从向上翘变为向下翘,并且随着入射光强的变化,位移大部分变为负值。这些特性都是普通右手材料所不具备的,这主要是由于亚波长材料的负折射率和非线性介质内有效折射率随入射波强度的缓慢变化共同作用造成的。亚波长空气薄膜的引入,对光子晶体禁带边缘的反射谱线基本上没影响,但能够大大增强光子晶体禁带边缘的Goos-H?nchen位移。并且,禁带的上边缘和下边缘处一边为正值,另一边为负值,任何一边位移都是正负相间隔。当更换亚波长空气薄膜和非线性薄膜的位置次序时,禁带下边缘的位移由正值变为负值,而负值却变为正值,在禁带的上边缘,情形却恰恰相反。 所取得的理论结果对新型光学器件(特别是光子技术中缺少的光逻辑元件、记忆存储元件和光转换器等)的设计与开发具有一定的指导作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 梁冠全,韩鹏,汪河洲;空间与频率双性能的薄膜光学滤波器[J];物理学报;2004年07期
2 陈慰宗,付灵丽,忽满利;一维光子晶体结构对反射光相位的影响[J];光电子.激光;2003年07期
3 张拥华,仇欣杰,李宏强,陈鸿;一维光子晶体研究进展[J];物理;2001年10期
4 陈慰宗,忽满利,李绍雄,高平安,申影;一维光子晶体禁带的特点及增宽[J];西北大学学报(自然科学版);2002年06期
5 ;光学晶体、液晶[J];中国光学与应用光学文摘;2000年03期
6 陈慰宗,付灵丽,卜涛,白晋涛;掺杂一维光子晶体的杂质态[J];电子元件与材料;2003年11期
7 郑新亮,陈慰宗,付灵丽;用等效膜理论分析一维光子晶体的禁带特征[J];西北大学学报(自然科学版);2003年04期
8 刘启能;;一维光子晶体能带全貌特征的色散研究[J];激光杂志;2007年02期
9 ;光学晶体、液晶[J];中国光学与应用光学文摘;2008年03期
10 谢东华;;一维光子晶体光开关的研究[J];西安邮电学院学报;2009年03期
11 田国勋,吴永刚,王占山,林小燕,王勇,戚同非,陈玲燕;一维光子晶体的双通道位置设计及调整[J];光学学报;2005年05期
12 方云团;范俊;欧阳正标;;基于掺杂电光材料一维光子晶体的光开关[J];激光与红外;2007年12期
13 陈慰宗,卜涛,付灵利,郑新亮,李绍雄,周景会;一维光子晶体的有效折射率及色散特性[J];光子学报;2002年09期
14 陈慰宗,郑新亮,付灵丽,李绍雄,申影,高平安;一维光子晶体中的电磁模密度[J];光子学报;2003年02期
15 蒋美萍,江兴方,沈小明,王旭东,是度芳,陈光;一维光子晶体的偏振特性研究[J];量子电子学报;2005年04期
16 ;光学材料 光学晶体、液晶[J];中国光学与应用光学文摘;2005年06期
17 唐军;杨华军;徐权;廖建文;袁舒;胡渝;;传输矩阵法分析一维光子晶体传输特性及其应用[J];红外与激光工程;2010年01期
18 黄弼勤,顾培夫;一维光子晶体禁带的展宽[J];光学学报;2003年12期
19 方云团;潘小霞;;一维光子晶体缺陷模局域场强的分布特征[J];半导体光电;2007年06期
20 王济洲;熊玉卿;刘宏开;陈焘;;一种双通道窄带滤光片的设计与制备[J];真空与低温;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高艳;王海锋;;缺陷一维光子晶体传输特性的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
2 胡佳惠;;基于一维光子晶体缺陷模的光纤温度探测器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
3 肖国宏;王骥;林青勇;顾春晖;龚俊锋;;微波段一维光子晶体带隙结构的研究[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集(下册)[C];2010年
4 陈慰宗;付灵丽;李绍雄;;一维光子晶体完全光子禁带与结构的关系[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
5 李建荣;王超义;江绍基;;含特异材料缺陷层一维光子晶体多缺陷现象及其内部场分布[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
6 蒋玉蓉;李夏;薛唯;;界面粗糙度对一维光子晶体带隙特性的影响[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
7 卢向东;;用RTCM算法研究一维光子晶体的缺陷模[A];第三届广西青年学术年会论文集(自然科学篇)[C];2004年
8 李夏;蒋玉蓉;薛唯;喻志农;;一维光子晶体可调滤波器设计[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
9 闫斌英;陈鹤鸣;;多波长负折射率光子晶体滤波器的特性分析[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
10 欧阳征标;孟庆生;罗贤达;;一维缺陷态光子晶体缺陷模的模式规律[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王占华;刺激—响应聚合物复合一维光子晶体[D];吉林大学;2011年
2 陈苏;新型一维光子晶体的制备和传输特性的研究[D];武汉大学;2009年
3 强海霞;一维光子晶体全向反射镜和滤波器的设计及特性研究[D];南京理工大学;2011年
4 邓立儿;一维光子晶体的理论计算及三维反蛋白石结构的研究[D];北京交通大学;2010年
5 陈溢杭;含特异材料的一维光子晶体中的缺陷模性质研究[D];中山大学;2006年
6 张高明;左手材料光学性能研究[D];湖南大学;2006年
7 梁华锋;基于MEMS技术的红外微光电器件研究[D];华中科技大学;2010年
8 林晨曦;Bragg光纤带隙调控光传输特性与工艺制备[D];清华大学;2007年
9 张文富;微纳光子波导与功能器件研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2011年
10 何琼毅;相干驻波场驱动下介质的光谱特征与相干光学烧孔实现光速减慢[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙明艳;一维光子晶体的光学特性研究[D];北京工业大学;2010年
2 谷海霞;紫外线波段一维光子晶体的光学特性研究[D];太原理工大学;2010年
3 闫江周;一维光子晶体及其表面波传感器的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
4 嵇保建;长脉冲激光对一维光子晶体薄膜损伤机理的数值模拟[D];南京理工大学;2010年
5 高慧慧;金膜—一维光子晶体结构的热辐射特性[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 赵凤娇;一维光子晶体结构的理论研究[D];中北大学;2013年
7 刘平安;太赫兹波段一维光子晶体腔及其应用[D];中国计量学院;2013年
8 黄云波;纳米颗粒一维光子晶体的制备及其在控制发光方面的应用[D];上海师范大学;2013年
9 孙婷婷;一维光子晶体的可调谐光学和磁光性质的研究[D];苏州大学;2011年
10 贺贝加;介质/金属一维光子晶体的特性研究[D];长春理工大学;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978