细菌视紫红质光开关特性实验研究

介绍实现光子开关材料BR分子的重要性。理论上分析BR分子材料光学特性，实验观测BR分子材料在400nm和632nm光照射下的相互抑制作用，最后分析BR的光子开关特性。     

基于二维非线性光子晶体的全光开关特性

为获得一个优化的全光开关结构,在光子晶体90°弯曲波导的基础上,进一步改进光子晶体结构,并在其中加入克尔型非线性介质柱,得到了非线性光子晶体全光开关结构。通过时域有限差分(FDTD)法数值分析表明,该开关结构能够实现的带宽大约为50nm,消光比大于40dB,阈值功率密度约为5.2W/μm。同时,该结构还可以实现基本的逻辑功能。     

非线性一维光子晶体光开关与光双稳

设计和制备了ZnS/ZnSe叠层共 2 0个周期的非线性一维光子晶体光开关与光双稳器件 理论模拟了波长 5 14 .5nm的氩离子激光 ,在阈值功率密度 1.0× 10 5W/cm2 下 ,完全移出光子禁带 ,实现了光开关 同一器件也可作为光学双稳器件 ,实验测出其阈值功率密度为 1.38× 10 5W/cm2 ,双稳开关时间为 10 0ps 理论与实验结果基本一致     

基于强非局域空间光孤子特性的光子开关和光子逻辑门

利用(1+1)维Snyder-Mitchell模型讨论了由强非局域介质构成的平面介质波导中同频率和同极化的双光束和三光束同向共同传输的相互作用过程，得到了任意斜入射双光束和三光束相互作用的精确解析解.强非局域空间光孤子的相互作用过程是其特殊情况.基于强非局域空间光孤子的相互作用原理， 提出了实现光子开关、光子“同”(XNOR)和“或非”(NOR)逻辑的新理论方案，并讨论这些基本光子信息处理器件的优化设计问题. 关键词： 强非局域非线性介质 空间光孤子的相互作用 光子开关和光子逻辑     

一维非线性光子晶体全光开关的数值研究

在光子晶体的缺陷层内掺入Kerr介质,基于Kerr非线性效应导致的缺陷态迁移原理,设计了两种一维光子晶体全光开关结构.应用时域有限差分（FD-TD）法,编制Matlab计算程序,对全光开关进行数值特性分析.讨论频率混合效应对全光开关的影响.观察光子局域效应增强光子晶体非线性的现象,验证了光子局域效应与光子晶体完整周期结构的层数有关,层数太少光子局域效应不明显.     

一维非线性光子晶体全光开关的数值研究

在光子晶体的缺陷层内掺入Kerr介质,基于Kerr非线性效应导致的缺陷态迁移原理,设计了两种一维光子晶体全光开关结构.应用时域有限差分(FD-TD)法,编制Matlab计算程序,对全光开关进行数值特性分析.讨论频率混合效应对全光开关的影响.观察光子局域效应增强光子晶体非线性的现象,验证了光子局域效应与光子晶体完整周期结构的层数有关,层数太少光子局域效应不明显.     

光子晶体光纤非线性特性的研究

光子晶体光纤是近年来出现的一种通常由单一介质构成，并由波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤．文章介绍了光子晶体光纤的制作工艺、工作原理、基本特性、目前的研究重点和进展情况，重点评述了光子晶体光纤非线性特性方面的研究，特别是在超连续光谱的产生、光孤子效应以及频率变换等方面的实验和理论成果以及潜在的应用．     

BR—D96N光存储读出特性的实验研究

细菌视紫红质（bacteriorhodopsin，简称BR）是嗜盐菌细胞膜内的一种光敏蛋白质。BR薄膜材料具有优异的光循环特性和光致变色特性，可作为信息存储材料。本文讨论了BR所记录图像的对比度与读出光波长变化之间的关系。实验中利用YAG激光器二倍频532nm激光作为图像记录光，白光光源通过单色仪选出单色光作为图像读出光，观察BR膜所记录图像对比度随读出光波长变化趋势，并利用图像灰度积分的方法得到记录图像对比度变化曲线。读出光在470nm-620nm波长范围内，读出为正像；460nm波长附近，图像消失；380nm-450nm波长范围内，图像出现反转。     

基于菌紫质的光开关原型器件研究

本文分析和讨论了细菌视紫红质的饱和吸收特性及互补抑制特性,在此基础上进行了细菌视紫红质光开关的实验研究。研究证明了被激发到M态的细菌视紫红质分子对紫光有较大的吸收,而处于基态的分子则对黄光有较大吸收。随着入射黄光强度的增加,菌紫质对黄光的吸收呈饱和吸收特必,时菌紫质对紫光呈较大吸收,而较强的紫光照射将会使此饱和吸收阈值增加,使得菌紫质对黄光的吸收又增大,从而黄光和紫光表现出互补透射特性。利用紫光和黄光控制菌紫质分子在M态和基态上的分布,我们实现了对不同的波长光和选通或者关闭,即光开关模型。     

基于高非线性光子晶体光纤Sagnac环形镜的全光开关

设计了一种新颖的、低开关功率的全光开关. 将高非线性光子晶体光纤和双向抽运掺饵光纤放大器引入Sagnac环形镜内，破坏了环形镜的对称性，利用交叉相位调制作用使反向传输的两路信号光产生非线性相移，从而实现开关效应. 理论分析表明：开关功率与放大器的增益倍数和光子晶体光纤非线性系数的积成反比，在实验中所得开关功率约40 mW，消光比约为15.9 dB，并且信号光透过率随脉冲控制光峰值功率呈余弦变化，实验结果与理论分析相吻合. 关键词： 全光开关 高非线性光子晶体光纤 环形镜 交叉相位调制     

细菌视紫红质用于光子逻辑门的研究

本文对基于细菌视紫红质变种材料D96N的三种基本光逻辑操作进行了研究.随着入射黄光强度的增加,菌紫质对黄光的吸收呈饱和吸收特性,此时紫光的照射将会使此饱和吸收阈值增加.在黄光和紫光对样品的共同作用下,透射光强度会被调制,调制的程度取决于这两束光的相对强度以及被调制光波长.通过观测被调制的525nm检测光强度,我们模拟了几种基本的光子逻辑运算:“非”、“或”和“与”运算.     

菌紫质光致变色吸收特性的二能级理论研究

采用二能级模型(B态和M态)简化菌紫质(bR)光循环过程,建立了菌紫质光致变色吸收特性的数学方程,数值计算了bR膜对570nm单光束和对570nm与412nm双光束的吸收特性.计算表明,bR膜的光吸收特性与入射光波长、入射光强、摩尔消光系数、光密度和M态寿命有很大的关系.bR膜用于光存储时,读出光强和M态寿命是影响bR读出使用时间的两个重要因素.570nm与412nm双光束作用于bR膜时,可以实现以光控光操作,但由于570nm黄光的透过动态范围要比412nm紫光的透过动态范围大得多,因而在实际应用中应以黄光作为信息光,紫光作为控制光.基于bR膜对黄、紫光束的吸收特性,可以将其应用于亮背景滤除、反象器、图象相减、光寻址空间光调制器等光信息处理领域.     

细菌视紫红质的光电特性

利用电沉积法在ITO导电玻璃上沉积的BR紫膜薄膜,制作ITO/BRPMFILM/PARYLENEFILM/AL电池结构系统。在可见光的照射下,光电池系统对光强的变化产生微分响应电流信号,其上升时间不随光强变化量大小而变;并且光电流与光强的变化量呈线性关系。但是与文献1不同的一点是:在光强以相等的改变量增大或减小时产生的正、反微分响应电流(与质子泵方向相比)幅值并不相等,而是存在一定关系。     

一维光子晶体的带隙分析

本文用转移矩阵法推导出一维光子晶体的禁带存在的判据;讨论了在光线正入射时,光子禁带存在的条件及特性.     

Enhancement of speed of digital operation in bacteriorhodopsin based photonic switch

Nonlinear absorption based photonic switching of probe laser beam transmissions at 640 and 410 nm, respectively, by the nanosecond pump pulses at 570 nm, in bacteriorhodopsin (bR) protein molecules, has been analyzed theoretically using rate equation approach. The speed of digital operation in bR-based photonic switch is shown to be enhanced from earlier reported kHz to MHz. Further, the switching response is shown to be improved by biasing the sample with an additional laser beam at 410 nm. The technique can directly be applied to other rhodopsin proteins with similar photocycle to perform fast switching. Analyses demonstrate the utility of slow photochromic materials, having some energy states with fast relaxation rate, to perform fast photonic switching.     

基于2×2光开关的光交换系统研究

本文详细描述了基于光信元（photoniccel）进行交换的光交换系统模型,讨论了光信元的帧结构方法,并完成了2×2LiNbO₃光开关交换单元实验,其技术性能指标为:工作速率155Mb/s;消光比优于20dB;插入损耗小于5dB。     

短波长三维光子晶体

本文提出了一种新型三维光子晶体—组合式三维光子晶体,它是由数块一维光子晶体组合而成的封闭式结构.从理论上论证了它的可行性.指出在短波长工作区域,这种新型光子晶体的制造工艺简单易行.文中给出并讨论了三个例子.     

细菌视紫红质（BR）的表面光电压谱研究

采用表面光电压谱系统地研究了细菌视紫红质的光伏特性，结果表明ＢＲ薄膜有着独特的光电性质，并且与ＢＲ薄膜的制备方法和湿度有关，从经过ＨＥＰＥＳ修饰的ＢＲ表面光电压谱，观察到了ＢＲ的中间体Ｍ４１２和Ｏ６４０响应峰。说明ＨＥＰＥＳ对ＢＲ中间体的稳定作用，这些现象可由ＢＲ的光循环和光电压产生机理来解释。     

电场作用下紫膜中细菌视紫红质的圆二色性研究

垂直于测量光束的外电场对紫膜水悬浮液中的细菌视紫红质的圆二色性有很大影响。５０Ｈｚ正弦交流电场作用下产生５６８ｎｍ的正的差圆二色性峰，反向电脉冲串作用下产生５５６ｎｍ左右的负的差圆二色性峰，两峰峰位均未显示有随电压的变化而移动；但是，强度随外加电压的半加而增强；撤去电场后该两峰均即该消失。分析认为，电场下细菌视紫红质中存在柔性结构变化，这种结构变化也可用于存储信息。