一种半环形表面等离子体光波导滤波器的传输特性研究

本文设计并提出一种基于金属-介质-金属结构的带有半环形共振腔的表面等离子体光波导滤波器,利用数值模拟的方法研究了其传输特性。结果表明,在该结构传输谱曲线中形成的滤波阻带位置可以通过改变半环形共振腔的半径来调整。另外由于结构固有的特性,在传输谱曲线上还可以观察到类似等离子体感应透明的传输特性,而且这一特性可以通过改变半环形共振腔与直波导之间的耦合间距和采用面对面放置的双半环结构进行调节。本文所设计的结构可以动态控制光的传输,并可以应用于紧凑型纳米光学器件集成领域。     

涂覆双层石墨烯的介质纳米线表面等离子体光波导的模式特性研究

设计了一种由涂覆双层石墨烯的圆形介质纳米线组成的表面等离子体光波导。利用有限元法(FEM),数值分析了纳米线半径、介质夹层厚度、石墨烯化学势以及工作频率对波导所支持的电磁场模式的有效折射率、传播长度、归一化模式面积以及品质因数等模式特性的影响。结果表明,这种新型的混合表面等离子体光波导具有很强的模式束缚能力,归一化模式面积非常小,可以实现极高密度的器件集成,并且传输损耗较低。     

复变系数Ginzburg-Landau方程的啁啾组合孤波解

基于描述非均匀光纤系统的复系数Ginzburg-Landau方程,通过拟解法得到了该方程的精确啁啾组合孤波解,并分析了该解的特性.通过大量的数值模拟,发现在有限的初始扰动下这些组合孤波解是在非均匀光纤系统中稳定的.最后,为了进一步研究组合孤波解的稳定性,我们还探讨了组合孤波的相互作用.     

高阶非线性薛定谔方程的一个新型孤波解

给出了高阶非线性薛定谔方程的一个新型孤波解, 该解描述了满足一定参数条件时光纤中超短光脉冲的传输, 解的表达式可以表示为亮孤子和暗孤子和的形式. 同时利用分步傅里叶方法在一定微扰条件下对脉冲传输进行了数值模拟.     

周期集总放大系统中暗孤子的传输和相互作用

本文研究了暗孤子在周期集总放大色散渐减光纤系统中的传输和相互作用。解析得到了包含周期集总放大的变系数非线性薛定谔方程的精确1-暗孤子和2-暗孤子解。基于精确的1-暗孤子解,研究了色散渐减周期集总放大系统中暗孤子的传输和放大;基于精确的2-暗孤子解,研究了两个暗孤子之间的碰撞、排斥和平行传输三种相互作用。研究发现,当周期集总放大器的参数、光纤的损耗和色散参数相互平衡时,通过色散渐减光纤可以实现暗孤子的放大和恢复;选择合适的孤子参数,可以控制色散渐减周期集总放大光纤系统中暗孤子间的相互作用。该研究结果对有关暗孤子的放大和传输可提供一定的理论指导。     

修正高阶非线性薛定锷方程的解析孤波解

解析求解了考虑喇曼自频移效应后的修正高阶非线性薛定锷方程.为了获得精确解,引入了非线性增益和失谐效应.结果给出精确亮孤波解和暗孤波解的表达式,同时给出了两种解存在的参量条件,并且指出亮孤波解存在于负三阶色散区,而暗孤波解存在于正三阶色散区.     

连续波微扰下飞秒光孤子的传输特性研究

给出了描述连续波扰动下飞秒光脉冲在光纤系统中传输的微扰高阶非线性薛定谔方程,通过矩法和微扰理论分析了飞秒亮孤子与连续波相互作用的特性,并利用龙格-库塔积分和分步傅里叶方法进行了数值模拟.结果表明,连续波微扰对光纤孤子通讯系统是十分有害的,在实际通讯过程中应当尽量避免连续波的渗入.     

基于同心纳米圆环谐振腔的MIM波导的PIA特性研究

本文设计了一种基于同心纳米圆环谐振腔的金属-介质-金属(MIM)表面等离子体光波导(SPW),其中外侧是一个完整的环形谐振腔,而内侧环形谐振腔带有一个微小缺口。利用数值和解析方法分析了不同几何参数下的传输特性。可以发现,当缺口宽度θ=5°,位置φ=45°时,会在波长674nm处产生明显的等离子体诱导吸收(Plasmonic Induced Absorption,PIA)现象。基于此,首先研究了该结构在折射率传感器方面的应用,研究结果表明,其灵敏度超过600nm/RIU,最大品质因子约为700。其次研究了其快光和慢光特性,在PIA传输谷处会产生约-0.081ps的光学延迟,意味着较大的异常色散和快光效应,而在PIA传输谷两侧的传输峰处会分别产生约为0.045ps和0.043ps的光学延迟,意味着较大的正常色散和慢光效应。这种表面等离子体光波导结构在折射率传感器、纳米滤波器、光开关和片上纳米光学器件集成等领域有一定的应用前景。     

基于固态等离子体的可重构双功能超材料极化转换器

基于施加偏置电压后固态等离子体（SSP）可以在金属态或介质态之间进行切换的特性，设计了一种基于SSP材料的可重构双功能超材料极化转换器。研究结果表明，当SSP为金属态时，所设计的超材料极化转换器可以在较宽的频率范围内实现反射式线–线极化转换，转换效率超过98%。当SSP为介质态时，所设计的超材料极化转换器工作在透射模式下，此时可以实现透射式线–圆极化转换。通过表面电流分布解释了极化转换的物理机理；通过改变结构参数，研究了SSP处于金属态和介质态时的极化转换性能，证明了所设计的基于SSP的超材料极化转换器不仅具有可重构的极化转换特性，而且对结构参数的轻微变化能够保持良好的鲁棒性，有利于实际制作和实验验证。此外，入射角度的轻微变化，对两种状态下的极化转换特性不会产生大的影响，也满足实际需求。所设计的超材料极化转换器不仅可以满足不同工作模式、不同转换性能的应用需求，而且在通信、传感和成像方面具有潜在应用前景。     

超材料中精确的空间啁啾暗孤子解及其传输特性

采用Hirota方法研究了描述超材料中电磁波传输的非线性薛定谔方程,解析得到了线性增益和非线性吸收平衡下两个精确的空间啁啾暗孤子解:暗孤子I(DSI)和暗孤子II(DSII)。基于Drude模型,研究了DSI和DSII在不同电和/或磁极化非线性超材料中的形成条件、存在区域和传输特性,并进行了数值验证。研究发现:存在于负折射区的DSI,传输过程中速度逐渐增加,而存在于正折射区的DSII,传输过程中速度逐渐减慢;DSI具有正的啁啾,而DSII具有负啁啾;DSII的波束宽度远小于DSI的波束宽度;DSI和DSII的背景幅度和半峰全宽由其系统模型的参数决定,因此与入射波的频率直接相关,在每种非线性情况下DSI和DSII的传输特性都不同。这些研究结果表明,通过选择不同的非线性超材料和入射电磁波频率可以控制啁啾暗孤子的传输特性。