二维光子晶体中色散和非线性现象研究.pdf

摘要基于光子晶体中色散和非线性现象的研究使光器件的小型化成为可能,这对:实现各种光器件的制作和集成具有重要的意义。,从而金子晶体模的能带结构可能存在平直带。通过引入辅助微分方程法描述材料的特性,我们建立了研究色散材料二维光子晶体的时域有限差分方法程序。作为算计算了金属光子晶体模和模的能带结构,证实其模的能带结构中存在为研究二维光了晶体的非线性特性,通过引入描述材料的非线性特性的辅助力我们建立了研究非线性材料二维光子晶体的时域有限差分方法程序。在此基础上,在材料具有克尔非线性光子晶体波导耦合器中,利用控制光强度变化,实现信号波导耦合器的不同输出端输出,可用于构建可控光子晶体光开关。另外,在材料』对二维光子晶体色散和非线性现象的研究表明,基于光子晶体的光器件实际可关键词:光子晶体和非线性现象。带。究了材料具有克尔非线性的光子晶体微腔的双稳态,可用于构建光子晶体的光开;喇曼非线性的二维光子晶体中,观察到了入射光三倍频的成分。彻馄魇彩甽龋兹菀资迪趾图伞平直带辅助微分方程双稳态国防科学技术大学研究生院学位论文儿
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:西日期:硝年斗月土学位论文版权使用授权书独创性声明日期:。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果,也不包含为获得国防科学技术大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文题目:学位论д咔┟本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权国防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档,允许论文被查阅和借阅:可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据摩进行检索,可以采用影印,缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。C苎宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤学位论文作者签名作者指导教师签名日期:。孙辍霸
第一章绪论光学系统的色散和材料的非线性特性§人类社会对信息容量和带宽的需求呈现加速增长的趋势。但目前的电换缓托畔⒋韡叫络的发展已经接近电子速率的极限。为了解决电子瓶颈限制问题,研究人员开始在交换系统中引入光子技术,实现光交换、光交叉连接凸夥植娓从慈ü馔ㄐ畔低场F渲械闹饕9丶术和器件都涉及到大量的色散和非线性光学的研究。,它们直接关系到光学系统的信息传输质量。.庋低车纳匦光学系统的色散可分为模内色散核俣壬和模间色散。群速度色散是指由于信号频率不单一引起的单一导波模的各频率分量的色散。群是由于介质材料的折射率随入射光频率变化而产生的色散。材料色散是材料的固有色散特性。波导色散在光子晶体中又称为结构色散,是由于光源的谱线具有一定的宽度,传播模的群速度是光频率的函数而弓鸬摹D<色散是指在光通信系统中传输的多种模式,由于各传导模式的传播常数不班色散现象。群速度色散是材料色散和结构色散共同作用的结果,它导致了波形传输时发生变形和失真。群速度色散对光通信是极为不利的,当调制波形是模拟信号时,表现为检波后基波的谐波分量增加,产生非线性失真:当调制信号是数字脉冲时,导致码间干扰,形成传输码的失误,为了避免误码速度色散又可以分为材料色散、波导色散等。材料色散也称为折射率色散,。样,每一种模式到达终端的时问先后不同,造成了脉冲的展宽,从而出的出现,就要拉长脉冲间距,导致传输速率降低,从而减少了通信容量。同时光脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重,这就限制了传输的距离。国防科学技术大学研究生院学位论文第
为了满足长距离传输的需要,必须对畸变信号进行整形,这就需要对光通信系统的色散进行补偿,实现正负色散相抵,使系统的最终色散降到最低,方法是引入色散补偿器件。普通的色散补偿器件对色散的补偿只针对于特定的材料和传输模式,具有很大的局限性,是不可调的;同时用色散补偿器件实现色散补偿时引入了插入损耗,影响了信号的传输。。按极化强度线性光学效应等。对材料非线性特性的研究,是希望以此来实现光控制光以及实现波长变换等在线性系统中不能实现的功能;同时非线性也是强光传输中不可避免的问题。在光学系统研究中用到了大量的非线性光学器件缁诠庋Э尔效应的超快全光开关、光控制光闸等:基于受激喇曼散射牟长变换器、可调谐激光器等;以及基于受激布里渊散射南