慢光在光子晶体弯折波导中的高透射传播

研究了慢光模式在SOI(silicon-on-insulator)材料光子晶体线缺陷弯折波导中的传输特性. 通过优化波导弯折处的结构参数,慢光模式在光子晶体60°与120°弯折波导中的透射率提高10倍以上,归一化透射率分别达到80%和60%以上. 为了进一步减慢光速,设计了新颖的高Q值耦合腔弯折波导结构,在归一化透射率达到75%的基础上,光波群速度低至c/170(c为真空光速). 研究结果对于增强光子晶体的慢光效应,提高光子晶体慢光器件的微型化和集成化都有一定的积 关键词： 光子晶体 慢光 弯折波导 透射率     

高透射率慢光速的光子晶体耦合腔波导的研究

将二维三角晶格光子晶体波导和微腔结构结合,优化设计了一种二维三角晶格光子晶体共振耦合腔波导,运用时域有限差分法(FDTD)模拟共振耦合腔波导TE偏振光的透射谱,通过透射谱得到传输光的透射率和群速度。结果表明,合适参数的二维三角晶格共振耦合腔波导在波长1.551μm处的群速度为c/130、透射率为20.1%,在波长1.502μm处的群速度为c/50、透射率为29.2%。运用平面波展开法(PWE)计算的该波导的能带结构对慢光特性进行了分析。这种慢光特性的光子晶体波导将在光存储、光延迟及光子集成等方面有潜在的应用价值。     

聚合物光子晶体波导中慢光传输的电光动态调制

全光缓存器是未来全光网络中不可或缺的关键器件.针对可控光延迟和光存储的应用需求,研究了光子晶体波导中慢光传输的外部动态调制.设计了一种新型的聚合物光子晶体波导结构.用平面波展开法仿真得到该波导结构带隙中存在单一的TE导模,导模带边处的群速度可达10-2c.由于基底聚合物材料具有高电光系数和瞬态的电光响应时间,且导模慢光传输产生的电磁场局域对电光效应有增强作用.可在低涮制电压的条件下实现对慢光导模的大范围动态调制.数值分析得到在外加调制电压为80 V时导模带边波长的移动幅度达80.8 nm.慢光导模的移动随调制电压的变化基本呈线性关系,且调制的灵敏度约为1 nm/V.这种线性的外部动态调制基本可满足全光网络对慢光光缓存的需求.     

光子晶体器件进展

光子晶体对光具有独特的局域、反射、传导、分束、耦合、调制、慢光等操纵能力,使其成为微/纳光电集成的重要材料之一。介绍了光子晶体的几种重要物理特性——带隙特性、慢光特性、自准直和负折射特性,叙述了光子晶体集成器件方面所取得的最新进展,对光子晶体器件的发展动向做了展望。     

单光子晶体界面介质波导中的慢光效应

研究了单光子晶体界面介质波导中的慢光效应.芯层-空气层界面的全内反射效应以及光子晶体基底的禁带效应共同形成了对光场能量的横向约束.用基于超元胞的平面波展开法计算得到了导模色散曲线,并据此对其色散、群速以及群速色散性质做了详尽分析.由于利用了色散曲线慢光区域内拐点附近低群速色散的部分,该单光子晶体界面介质波导具有良好的慢光特性.对两个不同导模计算得到的平均群速分别为c/98和c/376,可用相对频带宽度分别达到2.1×10-3和4.1×10-4.另外,该慢光结构可以侧向耦合的方式克服光子晶体慢光波导耦合困难的缺点.     

实时观察光的波粒二象性

利用现代单光子探测技术，自行研制成功一种光子计数成像系统，利用它在１０＾－１５Ｗ的极弱的探测功率下，完成了光的双缝干涉，单缝衍射和圆孔衍射实验，可实时观察图像形成过程，用光子本身验证了光的波粒二象性。     

基于光子晶体光纤关联光子对频谱特性的研究

为了研究光子品体光纤在800 nm波段关联光子对的频谱特性.基于自发四波混频得到了脉冲抽运光产生的光子对的相位匹配函数和频谱甬数.数值计算、证明闲频光中心波长取796 nm时的频谱对称性最好;在假设闲频光频率为单一频率的前提下,利用简化频谱函数的表达式,通过改变光子晶体光纤零色散点色散斜率和非线性系数,以及抽运光的入射中心波长,进一步讨论了抽运光和光子晶体光纤参数变化对信号光和闲频光频谱函数的影响及变化规律.提出了有利于产生高纯度纠缠光子对的光纤参数和抽运光参数,结果对于在800 nm波段发展光子晶体光纤纠缠光子源的实验具有指导和参考意义.     

光子辅助矢量微波/毫米波产生的关键技术研究

光载无线技术(RoF)因其大带宽、高移动性和低传输损耗等特点,成为未来接入网极具前景的解决方案之一。同时,该技术与矢量调制格式结合可以有效提高系统容量。但是如何低成本地产生光矢量微波/毫米波一直是亟待解决的问题。从预编码和光子倍频技术出发,提出多种光子辅助微波/毫米波产生方案,这些方案从成本、器件可用性、系统复杂度、系统容量等角度对传统方案进行了改进,为将来的研究工作提供参考。     

一种发光二极管模型中无序光子晶体对光输出影响的研究

摘要利用Order-N算法及超晶格技术讨论了位置无序及尺寸无序对石墨点阵柱状光子晶体光子带隙的影响.计算结果表明,对于电场偏振模,光子带隙对尺寸无序更加敏感.在此基础上,利用三维时域有限差分方法进一步讨论了无序光子晶体对石墨点阵柱状中心柱光子晶体GaN发光二极管模型光输出效率的影响.计算结果表明,无序对这种光子晶体发光二极管模型光输出效率的影响较小,且这种影响也是随机的.     

二维三角格光子晶体等效非线性折射率系数研究

考虑光子晶体中场局域效应,在等效介质理论的基础上利用场平均法得到二维三角格光子晶体的等效折射率.该折射率与平面波展开法得到的结果非常吻合.考虑慢光效应对非线性效应的增强,引入慢光增强因子得到该光子晶体的等效非线性折射率系数.该光子晶体的等效非线性折射率系数表现出强烈的色散效应,即随归一化频率的增加而逐渐减小,达到最小值后迅速递增,体现了场局域效应和慢光效应对光子晶体中非线性效应的共同作用.本文研究对利用人工微结构调控光学非线性效应具有一定参考价值.     

椭圆柱微腔光子晶体耦合腔波导的慢光特性研究

采用大介质柱和椭圆介质柱环绕微腔结构构成光子晶体耦合腔光波导(PC-CROW),在获得慢光的同时,其缓存特性也获得了提高。当普通介质柱半径为0.25a(a为光子晶体晶格常数),环绕微腔圆形大介质柱半径为0.35a时,得到小于2.37×10-4c(c为真空中的光速)的导模群速度,这比均匀介质柱微腔波导的最大群速度减小了一个数量级,存储容量也有所下降;考虑到缓存性能,为了进一步改善PC-CROW的慢光性能和缓存特性,将环绕微腔大介质柱椭圆化,在椭圆长轴为0.42a,短轴为0.20a时,获得导模群速度小于2.3053×10-4c,存储容量达到9.8214 bit,品质因子Q也达到了最大值3575.1。     

应用于相控阵雷达的光子晶体慢光波导光实时延迟线

光子化研究是相控阵雷达的发展趋势,光子晶体以其优异的集成度及光学特性在相控阵雷达光子化研究中具有广泛的应用前景。基于光子晶体波导慢光特性及热光调制原理,设计了应用于相控阵雷达波束形成网路的光实时延迟线。通过优化光子晶体慢光波导参数,所设计光子晶体光实时延迟线可实现延时量为0~36.69ps的高精度调谐,得到23GHz以上的延时带宽。通过优化实时延迟线群速度随温度的色散特性,温度每变化1℃,延时量变化量在0.36~1.57ps/mm范围内。所提出的基于光子晶体波导的光实时延迟线,可实现延时量的高效、高精度调谐,相对于传统电域波束形成网络,具有集成度高、瞬时带宽大、调谐精度高等优点,为高频段宽带相控阵雷达波束形成网络的研发提供了理论基础。     

适用于毫米波带状束行波放大器的光子晶体栅慢波电路研究

提出了一种适用于毫米波及THz波行波放大器的光子晶体栅慢波电路,即横向分布光子晶体栅慢波电路,并提出了分析和设计此类光子晶体栅慢波电路的方法.通过计算光子晶体TE极化的带隙和在带隙内将光子晶体栅慢波电路等效为矩形栅波导慢波电路,从而,光子晶体栅慢波电路的设计得以分为两步独立进行,从而简化了光子晶体栅慢波电路的设计.对横向分布光子晶体栅慢波电路进行了设计和计算,结果表明,与矩形栅波导慢波电路相比,横向分布光子晶体栅慢波电路可以降低工作电压并增加带宽,从而可以降低成本. 关键词： 行波放大器 光子晶体 毫米波 慢波电路     

光子晶体耦合腔光波导慢光结构特性研究

研究了用于光缓存的光子晶体耦合腔光波导的结构对慢光传输特性的影响.详细讨论了微腔间距关于波导禁带、导模带宽、导模传输群速度的具体关系.计算发现,随着微腔之间距离的增加导模显著平坦化,群速度急剧减小.当相邻微腔之间距离为7个晶格常数时,获得了小于2×10~(-4)c的超小群速度.通过长度为13.23 μm的7×7超胞构成的光子晶体耦合腔光波导,产生的最大光延迟超过了400 ps,这比相同长度传统光波导产生光延迟大四个数量级.     

光计算机—光子学进展之四

光计算机是正在研制发展中的一种新型计算机,它以光子作为信息载体,用光信号进行数学运算、逻辑操作、信息存贮和处理,它具有电子计算机所不具备的很多优点,它将是光子光高度发展的成果。     

谈谈光子计算机

 1946年计算机的诞生是上世纪科学技术发展划时代的伟大成就之一,它的出现和发展极大地提高了人类处理信息的效率,从而促进了劳动生产力的极大解放。计算机的发展与普及改变了人们的工作方式和生活方式,已成为人们生活和工作的必备品。然而现在使用的计算机均为电子计算机,随着光子学和光子技术的发展,必将产生一种新型的计算机---光子计算机。本文简要谈谈光子计算机。一、光子计算机及其特点光子计算机是一种全新的计算机,是以光子作为主要的信息载体,以光子系统作为计算机的主体,以光运算作为计算机运算方式的计算机。     

两端有慢变结构的光子晶体的能带特性研究

研究了几种两端有慢变周期结构的光子晶体的能带特性，研究发现，通过在普能光子晶体两端添加适当的慢变周期结构，可以使光子晶体的光子禁带区向短波区或向长波区扩展，也可以同时向短波和长波两个区域扩展，与普通结构的光子晶体的光子禁带宽度相比，可以获得400％以上的禁带区宽度的拓展。     

圆弓形散射元构建的耦合波导的慢光特性研究

选取高品质因数的圆弓形散射元微腔构建耦合波导,通过改变散射元参数和耦合腔散射元平移等方法,得出光子晶体耦合腔波导结构的慢光变化规律,并实现很好平带下的极高群折射率。模拟结果显示,不同微腔个数的耦合波导,通过调整短轴/长轴之比和散射元平移等方式,不仅可以获得各种平带慢光曲线,还可以获得群折射率从4.10×104到1.35×105的超低慢光结构。     

圆弓形散射元构建的耦合波导的慢光特性研究EI北大核心CSCD

选取高品质因数的圆弓形散射元微腔构建耦合波导,通过改变散射元参数和耦合腔散射元平移等方法,得出光子晶体耦合腔波导结构的慢光变化规律,并实现很好平带下的极高群折射率。模拟结果显示,不同微腔个数的耦合波导,通过调整短轴/长轴之比和散射元平移等方式,不仅可以获得各种平带慢光曲线,还可以获得群折射率从4.10×104到1.35×105的超低慢光结构。     

二维光子晶体耦合腔阵列的慢波效应研究

设计了一种六角晶格二维光子晶体耦合腔阵列,平面波展开法计算能带表明,处于禁带中的耦合缺陷腔模的色散曲线在光子晶体平面内所有k矢量方向更加平坦.模拟了横电波沿ΓK方向的透射谱.与光子晶体单缺陷腔相比,耦合腔阵列结构的缺陷腔模透射率提高三个量级以上,而群速度降低一个量级,得到0.007c的结果.该慢波效应在构造微型可调谐光延迟器和低阈值光子晶体激光器等方面具有潜在的应用前景. 关键词： 光子晶体 耦合腔阵列 慢波 透射率