相位修正的耦合模理论用于计算光纤Bragg光栅法布里-珀罗腔透射谱

基于光纤Bragg光栅(FBG)反射复振幅相移对FBG法布里-珀罗腔透射谱的影响,分析了传统耦合模理论计算均匀FBG反射复振幅相移产生误差的原因.引入折射率分布初始相位参数描述FBG折射率分布纵向的微小偏移,用真实的反透射系数代替简明形式的反透射系数,对传统耦合模理论进行了修正,增加了与折射率分布初始相位参数有关而与波长无关的相位因子.在此基础上进一步对计算非均匀FBG的传输矩阵法的相位进行了修正.修正后的快速计算结果用于FBG法布里-珀罗腔透射谱的计算,可反映折射率分布初始相位参数对透射峰波长位置的影响,与Rouard 算法及实验值均有较好的一致性. 关键词： 光纤Bragg 光栅 法布里-珀罗腔 耦合模理论     

等效零折射率材料微腔中均匀化腔场作用下的简正模劈裂现象

研究了零折射率材料微腔中人造原子与腔模的相干耦合现象.首先通过数值模拟的方法研究了在二维光子晶体微腔中填充阻抗匹配的零折射率材料后腔模的场分布.结果表明零折射率材料的引入使得原本以驻波场形式存在的腔模分布在整个微腔中变得近似均匀且值最大.其次,将人造原子放入腔中的不同位置并与腔模耦合,结果从频谱上观察到腔模的劈裂与人造原子在腔中的位置无关.最后,利用微波实验,通过开口谐振环等效的人造原子与一维复合左右手传输线等效的零折射率材料微腔之间的耦合验证了仿真结果的准确性.该结果为腔量子电动力学中量子点对位难的问题提供了新的方案,同时零折射率材料微腔也为今后研究原子与光子之间的相互作用提供了一个新的平台.     

低折射率对比度下有机八重准周期光子晶体缺陷模的耦合特性

基于有机半导体发光材料,研究了低折射率对比度下八重准晶结构中双缺陷微腔之间的缺陷模的耦合特性。研究结果表明,在八重准晶双9孔缺陷情况下,缺陷模不但发生了分裂,还出现了一个由双缺陷微腔与中间散射体所构建的复合腔新模式。在此基础上,利用缺陷模的三维场分布和模式之间的相位关系,揭示了模式耦合的物理机制,这为后续可见光波段有机半导体光子晶体器件的设计与制备提供了理论依据。     

物理光学 光的吸收、透射与散射

O436.22006010052消逝场增益耦合微型球腔的光散射理论研究=Calculationof gain coupling of evanescent field in spherical micro-cavi-ty with the method of light scattering[刊,中]/王亚丽(云南大学物理系.云南,昆明(650091)),陈天江…∥云南大学学报(自然科学版).—2005,27(6).—504-508采用米氏光散射理论,计算了微型球腔中口哨廊模(WGMs)的场强分布。对球腔浸入不同折射率的液体介质后的场强分布,WGMs的消逝场模体积占总场模体积的比值(η值),WGMs的品质因素(Q值)等重要参数做了计算和分析。结果表明,随着球腔和环境介质相对…     

微米光纤耦合型环境折射率传感器

本文展示一种由两根微米光纤构成的耦合型环境折射率传感器。微米光纤表面存在倏逝波,芯外介质折射率微小的改变将引起倏逝场分布变化,从而导致能量在耦合器两臂中的重新分配。本文通过测量耦合器两端出射光功率的比值来对葡萄糖溶液的浓度进行传感,实验结果表明该微米光纤耦合型传感器的浓度传感灵敏度可达1.58 mol·L~(-1)。本文用耦合模理论详细分析了两根相邻微米光纤的耦合效率与芯外介质折射率之间的关系,发现减小耦合区的光纤的直径,增大入射光波长或增大耦合长度,都可以进一步提高这种传感器的灵敏度。     

圆对称光栅对微腔激光器中光波的控制

本文通过幂级数法和逐差法对不同形式圆对称光栅微腔结构中的光场分布进行模拟,验证各自的适应范围及正确性。模拟表明光栅可以改变微腔中的光波,合理地选择轴心高折射率区的半径及外围光栅的形状和参数,可以增加模式间隔和有源区内基模光波能量的比例,从而提高选模性能。     

高斯反射镜及其倾斜对平凹腔激光场分布的影响

 从菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式出发，运用边界元法数值计算了平凹腔平面镜均匀反射率时倾斜和未倾斜情况下基模的场强分布、相位分布和本征值，同时与高斯反射率平面镜在腔镜倾斜时的情况做了比较。研究表明，腔镜倾斜使激光场模式分布沿发生倾斜的方向向镜边缘偏移，而且在腔镜倾斜较严重时模式分布发生畸变，不再是对称的高斯分布，基模本征值随倾斜角增大而变小，光束远场分布变差。同等条件下，高斯反射率平凹腔腔镜倾斜对谐振腔引起的模畸变小于均匀反射率平凹腔，且基模光场及本征值随镜倾斜的变化关系稍不同于均匀反射率平凹腔。     

含色散介质的一维光子晶体微腔中简正耦合模的物理图像

对一维光子晶体中的色散介质采用洛伦兹振子模型,对线性层及色散δ层均采用传输矩阵的方法,研究了一维含色散介质的光子晶体微腔中的简正耦合模.通过改变洛伦兹振子和微腔之间的失谐频率,分析了简正耦合模频率的变化情况.在失谐频率比较大时,光与洛仑兹振子间的耦合作用较小,简正耦合模中的一个接近腔模频率,而另一个则接近洛仑兹振子的共振频率;在失谐频率比较小时,光与洛仑兹振子间的耦合作用较大,简正耦合模与未耦合的腔模频率和洛仑兹振子的共振频率之间的差别较为明显.最后通过引进该结构的复有效折射率,对含色散介质的系统,由于带隙中间的共振模被湮灭并分裂为左右两个耦合模,其复有效折射率虚部在原共振峰处跃变为一较大值,而在新生成的两个耦合模附近趋近于零,光与色散介质相互耦合而形成的腔极化激元的物理图像十分清晰.     

含负折射率介质的多层结构中倏逝波传播及隧道效应的分析

研究了倏逝波在含负折射率介质的多层平板结构中的传播特性，解析地分析了倏逝波在不同结构参数下的放大或衰减规律及其原因以及能流的分布，并着重讨论了负折射率介质的损耗对隧道效应的影响，最后通过模拟高斯光束在该结构中的传播和能量储存，形象地给出了负折射率介质的损耗对倏逝波的影响和对光子隧道效应的减弱. 关键词： 负折射率介质 倏逝波 隧道效应     

一维对称光子晶体的简正耦合模

对一维对称光子晶体中的色散介质采用洛仑兹振子模型,通过考虑色散介质层两侧的边界条件,得到了表征色散介质层的转移矩阵.对线性层及色散δ层均采用传输矩阵的方法,研究了一维含色散介质的光子晶体微腔中的简正耦合模.由于光与色散介质的相互作用,纵腔模将分裂成简正耦合模.通过改变色散介质的相关参数,详细研究了简正耦合模频率的移动、均匀展宽效应和失谐效应.发现两个简正的耦合模的频率间距主要依赖于振子的耦合强度,与约化的振子的HWHM线宽无关.失谐效应则会使其中的一个峰降低,而另一个峰相对拉高,这一现象可以通过Fabry-Pérot腔得到很好的解释.     

用耦合波理论求解渐变折射率光纤的传播常数和模式场

本文应用耦合波理论来计算任意渐变折射李光纤的传播常数和模场分布.将无限伸展的抛物型折射率分布光纤作为一个理想波导,任意径向不均匀折射率分布光纤便可以视作该理想波导的微扰,其模场可以展开成一组完备的理想波导模的叠加.然后,模场和传播常数可以通过耦合波方程求得.进一步将一阶微分方程组形式的耦合波方程变换成线性方程组,使计算过程大大简化.文中给出了数值计算结果,并将其与准确值进行了比较.     

一维光子晶体激光器中模场的空间分布及其对阈值的影响

采用有限时域差分（FDTD）法和传输矩阵法（TMM）计算了一维光子晶体微腔中模式的阈值和模场的空间分布,并用局域化长度和模面积描述了其空间分布特性.着重研究了模场的空间分布对阈值特性的影响.模拟结果显示,激光器的阈值依赖于模式的空间分布,局域化长度和模面积最小的模式具有最低阈值.通过调节包括缺陷宽度、光学厚度比、折射率比等介质参量,可以有效地调节模式的局域化长度和模面积,从而降低激光器的阈值.     

消逝场耦合圆柱形微腔中回音壁模式结构的实验研究

采用石英圆柱形微腔与锥形光纤通过消逝场耦合的方式,在实验上观察到了不同半径的柱形微腔中清晰的回音壁模式,耦合效率接近10%. 利用柱形微腔回音壁模式位置和间隔的解析近似公式,对实验所得的透射光谱做了模式的精确标定,共振波长的实验值和标定值间的误差小于0.05nm. 引入回音壁模式的“模场半径”概念,由“模场半径”计算出的模式间隔和实验测量值之间符合很好. 利用透射光谱中的共振波长和理论标定波长间的差值,得到了实验光谱范围内(1295—1320nm)石英光纤的色散曲线,折射率精度达10^-5. 关键词： 圆柱形微腔 回音壁模式 模式标定 模场半径     

有限元法求解任意折射率分布光纤模场分布

 应用有限元方法求解了任意径向非均匀折射率分布园柱对称介质波导中纵向场耦合波动方程定解问题所对应的变分问题,该方法不受弱导或高斯模场分布等限制,可方便地求解光纤中介质波导的模场分布。用此方法研究了带阶跃环的三角型分段折射率分布光纤中归一化模场半径与芯层传输功率比值随光纤不同结构参数的变化规律。     

微腔中两原子缀饰态的二光子衰变

研究了微腔中原子衰变问题。考虑微腔中存在两个原子，两原子与腔场强耦合形成的缀饰原子与腔壁相互作用在特定初始条件下的衰变问题，指出在腔场中该衰变方式下，腔场光子数越多、衰变则越强     

间距可调的双模正方形微腔激光器(特邀)

针对双波长激光器间距精细调谐的需求,基于正方形微腔的模场分布,设计了中心及四个角区电流注入窗口的正方形微腔激光器.利用有限元法对提出的结构进行分析,发现改变腔体折射率分布差,可以调控基横模和一阶横模的波长间距.基于半导体平面加工工艺成功制备了边长为30μm的非均匀注入正方形微腔激光器.当注入电流从42 mA增加到53 ...     

非等同两原子与双模叠加态腔场的拉曼相互作用

研究了处于双模腔中的两个非等同二能级原子与叠加态光场的拉曼相互作用,推导出了两模光场均处于光子数态和任意叠加态时腔场谱的计算公式,给出了两模初始场为相干态和压缩真空态时谱结构的数值结果,讨论了相对耦合常数R=g2/g1和初始场强对腔场谱的影响.发现腔场谱结构不仅与初始场强有关,还随初始场光子数分布的变化而改变.     

偶极子位置及偏振对激发光子晶体H1微腔的影响

光子晶体微腔和量子点的集成是实现量子信息处理非常具有潜力的平台之一,利用微腔和量子点的耦合可以制备纠缠光子对,实现对量子态的操控.因为光子晶体微腔具有品质因子高、模场体积小等优点,可以极大地增强光与物质之间的相互作用,从而易于实现量子态在不同物理体系之间的转换.通过单量子点和光子晶体H1微腔的耦合可以产生纠缠光子对,因为H1微腔具有简并的、模式偏振正交的基态模式.通常微腔模式的激发随着量子点在微腔中的位置变化而改变,本文用时域有限差分方法研究了偶极子光源的位置及偏振对激发光子晶体H1微腔模式的影响.结果表明:通过改变偶极子光源位置可以选择性地激发H1微腔简并模式中的一个;具有某一偏振的偶极子光源只能激发相应偏振的微腔模式;模式激发强度的大小也是由偶极子光源在微腔中的位置决定的.鉴于目前量子点在微腔中的位置尚不能精确控制,所以微腔模式受激发光源位置的影响的研究具有重要意义.     

基于光纤连接的耦合腔量子电动力学系统中三体纠缠动力学

考虑腔场初始处于弱相干场的情况,采用三体纠缠的张量计算法来度量三原子间的纠缠,研究了基于光纤连接的耦合腔量子电动力学系统中原子间三体纠缠动力学。通过数值计算讨论了腔-光纤耦合强度变化,以及弱相干场强度变化对原子间三体纠缠特性的影响。研究结果表明:随腔模和光纤模间耦合系数增大,原子间三体纠缠减弱。另一方面,随弱相干场强度增大,原子间的三体纠缠增强。     

光场的线宽对无粒子数反转光放大增益的影响

针对拉曼驱动场下的四能级理论模型，讨论了实现无吸收、高折射率的条件，并分析了探测场及相干激发场的线宽对介质的折射率及增益的影响。计算结果表明，改变相干激发场 场强，或改变相干场的频率与原子能级间的失谐均可获得介质的无吸收，高折射率。激发扬线宽破坏了原子的相干性，使使介质的增闪下降并改变了折射率的大小，探测场的线宽使介质的探测增益谱及折射率谱的分辨率下降。