1×4光子晶体波导分束器的特性

在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,形成了光子晶体波导,光子晶体波导分束器是集成化光学电路的重要组成元件。我们设计了一种线缺陷1×4光子晶体分束器,并且用有限时域差分法研究了它的特性。研究表明,输出端的透射传输特性与入射光的波长和分支的几何形状有关,并且入射波分别相等地流入四个输出端口。为了减少1×4分束器在三个Y型分支区的反射,可以通过调节在分支区的可调介质柱的半径R,使每个输出端口具有很高的透射率。     

光子晶体波导的设计与特性

设计了Y型和回型二维光子晶体波导,基于时域有限差分法模拟了传输特性,并得出Y型结构对应的TE模、TM模的带隙结构。为此可以根据具体情况设计满足不同要求的波导结构。     

光子晶体波导定向耦合器

在完整二维光子晶体中引入线缺陷后，就形成了光子晶体波导；将时域有限差分方法(FDTD)用于光子晶体波导耦合研究，计算了不同耦合长度情形下的波导各个出口处的透过率，结果表明：光子晶体波导耦合遵循普通介质波导耦合的一般规律，也有定向耦合的功能。进一步的研究表明：对于不同的频率，光子晶体定向耦合器耦合系数是不同的，并且耦合系数和对应的频率之间近似直线关系。     

1×4光子晶体波导分束器的特性

在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,形成了光子晶体波导,光子晶体波导分束器是集成化光学电路的重要组成元件。我们设计了一种线缺陷1×4光子晶体分束器,并且用有限时域差分法研究了它的特性。研究表明,输出端的透射传输特性与入射光的波长和分支的几何形状有关,并且入射波分别相等地流入四个输出端口。为了减少1×4分束器在三个Y型分支区的反射,可以通过调节在分支区的可调介质柱的半径R,使每个输出端口具有很高的透射率。     

平行光子晶体波导的传输特性及应用

采用时域有限差分法研究两平行光子晶体波导的传输特性及模场分布,利用耦合模理论计算光子晶体波导的耦合系数。计算结果表明,在不同的频率范围内两平行光子晶体波导之间表现出不同的耦合特性:在高频段(0.32~0.44)(ωa/2πc)的范围内两直波导表现出相互的能量交换,实现光耦合,耦合系数随入射波 频率增加而减小;而在低频段(0.29~0.32)(ωa/2πc)的范围内,两波导的传输谱图几乎重合。最后,提出一种采用固定波导耦合长度同时实现光分束及光均分器的方案,当耦合长度取34a时,可将频率为0.333 (ωa/2πc)和 0.357(ωa/2πc)的两入射波分束传播,同时将低频段中的任意频率波进行能量均分。     

基于三角晶格光子晶体多模波导1×2分束器的优化设计

依据自映像原理,设计了一种基于三角晶格光子晶体多模波导的1×2分束器.采用时域有限差分法模拟了光波在分束器中的传播行为,并计算了分束器的传输效率.结果表明,仅仅通过改变多模波导与输出波导联结处的介质柱的位置对结构进行优化,便可大大提高分束器在工作点频率处的传输效率和带宽,其多模耦合区的长度可低至3.1 μm.因而本文所设计的分束器具有更小的器件尺寸和更高的传输效率,易于大规模集成的实现,在未来的集成光路中具有广泛的应用价值.     

含Kerr介质二维光子晶体波导传输特性的NFDTD分析

利用非线性时域有限差分法(NFDTD)理论,导出了含Kerr介质的二维NFDTD算法的离散表达式,并对含Kerr介质点缺陷的二维光子晶体波导传输特性进行了分析,得到了相应的透射频谱和光场分布图.研究发现,对于输入该波导的归一化频率为0.419的光信号,当入射光强小于2.8×104W/m2时,信号几乎不能通过;当入射光强大于2.5×106W/m2时,信号能通过.这些结果将有助于光子晶体光限幅、光开关等器件的设计.     

基于1×4光子晶体波导分束器的特性研究

光子晶体波导分束器是集成光学电路的重要组成元件。设计一种线缺陷1×4光子晶体分束器,用时域有限差分法研究其特性。实验结果表明:输出端的透射传输特性随入射光的波长和分支的几何形状有关,并且入射波分别相等地流入4个输出端口。为了减少1×4分束器在3个Y型分支区的反射,通过调节分支区的可调介质柱的半径R,可使每个输出端口输出较高的透射率。     

喇叭型开口光子晶体波导的传输谱研究

设计一种喇叭型开口二维光子晶体波导,利用时域有限差分法计算波导传输谱图。模拟结果表明：通过改变开口处光子晶体椭圆点缺陷的结构,传输谱图中将出现相应变化的缺陷模,可用于实现频率可调的窄带光子晶体滤波器。     

双轴晶体中二次谐波产生的最佳相位匹配条件

从二次谐波产生的理论出发，讨论了双轴晶体中二次谐波产生的相位匹配条件，推导了有效非线性光学系数的精确计算公式，以有机非线性光学晶体二苯甲酮为例，给出了对两种基波(1064μm和0808μm)二次谐波产生的相位匹配条件的数值模拟及相应的有效非线性光学系数的精确计算结果，并确定出相应的最佳相位匹配条件. 关键词： 二次谐波产生 最佳相位匹配 有效非线性光学系数 二苯甲酮晶体     

Cascaded Second Harmonic Generation for Deep-UV Radiations with a 2D Nonlinear Photonic Quartz Crystal

Harmonic generation can broaden the laser wavelength in a great scope and is rich in physics, but the efficient cascaded second harmonic generation especially those directly deep into deep-ultraviolet (DUV) with one single crystal seems to be impossible, due to the extremely strict phase-matching conditions and relative narrow bandgap of present nonlinear optical crystals. Here, this work designs a nonlinear photonic quartz crystal where the phase difference of interacted light waves is manipulated in two dimensions and realizes an unprecedented cascaded phase-matched 2nd–5th harmonic generation simultaneously with the photon energy up to 6 eV, representing the shortest wavelength by cascaded second harmonic generation in the solid-state nonlinear medium. The generated light is located in the visible-DUV region with a total conversion efficiency of 2.7%. The present nonlinear photonic quartz scheme not only provides a multi-wavelength solid-state laser source applied in modern devices but also develops a new route for studying the light-matter nonlinear interaction in the DUV region.     

准相位匹配扇形光栅铌酸锂光波导倍频绿光输出

采用外加电场极化方式对具有扇形光栅的 0 .5mm厚Z切铌酸锂晶体进行极化反转 ,制成了退火质子交换光波导。极化反转周期为 5 .8μm～ 6 .2 μm ,采用Nd∶YAG激光器输出的 1.0 6 4 μm连续激光为基频光波 ,实现了0 .5 32 μm倍频绿光输出 ,相互作用长度为 4mm ,耦入波导的基频光波功率为 10mW ,获得了 2 0 μW的绿色倍频光输出 ,归一化转换效率为 12 5 % (W·cm2 )。     

Second Harmonic Generation in 1D Nonlinear Plasma Photonic Crystals

In this paper, a 1D nonlinear plasma photonic crystal (NPPC) structure composed of polarized ferroelectric crystals and nonlinear plasma periodic alternation is proposed. The transfer matrix method is employed to analyze the second harmonic generation (SHG) problem of this structure. In the designed NPPCs, the fundamental wave (FW) operates in the gigahertz (GHz) band and the nonlinear plasma is controlled by an external high-intensity control wave (CW). Numerical simulations are performed to investigate the effects of different incident angles and external CW intensities on the total conversion efficiency (T-con) of the second harmonic wave (SHW). Additionally, the internal electric field distribution and incident light intensity within the nonlinear structure are analyzed. The importance of the relationship between the FW frequency and photonic band gap (PBG) in enhancing SHG is summarized. The results demonstrate that the optimal structure can be obtained by changing the structural parameters, such that the FW and SHW are tuned to the edge of the PBG. At this point, the electromagnetic field density is large, the group velocity is small, the local field is enhanced, and the nonlinear optical interaction is increased, resulting in a significant increase in the T-con of the SHW.     

石英光子晶体光纤中高功率中红外超连续谱的产生

非石英光纤在产生大功率超连续谱方面存在难以克服的局限性.本文首次报道了采用石英光纤产生大功率中红外超连续谱.精心设计光纤结构使色散有利于超连续谱向中红外波段展宽,同时保证相对较大的芯径以承受较高的泵浦功率.合理选择光纤长度,在保证光谱展宽到3.4 μm的情况下使光纤损耗的影响降低到最小限度.研究表明,在1.95 μm皮秒脉冲泵浦下,采用色散适宜的石英光子晶体光纤可以产生20 dB带宽覆盖1 550~3 420 nm的超连续谱.超连续谱的平均功率可达56.6 W.     

倾斜入射光入射于一维非线性光子晶体中带宽加宽的二次谐波的产生

研究了置于空气中的含缺陷的一维非线性光子晶体中二次谐波的产生.由于反射的二次谐波很强而不能忽略,缓变振幅近似在系统中是不适用的.本文提出了一种不采用缓变振幅近似来处理二次谐波产生问题的方法,并应用这种方法计算相关的二次谐波转换效率.结果表明:随着入射波角度的增加,缺陷模对应的波长将变短,并且通过调整基频波入射的角度,可以产生宽带宽并且高转换效率的二次谐波.这个方法适用于任何一维非均匀系统,可以简单方便地计算出二次谐波转换效率.     

倾斜入射光入射于一维非线性光子晶体中带宽加宽的二次谐波的产生(英文)

研究了置于空气中的含缺陷的一维非线性光子晶体中二次谐波的产生.由于反射的二次谐波很强而不能忽略,缓变振幅近似在系统中是不适用的.本文提出了一种不采用缓变振幅近似来处理二次谐波产生问题的方法,并应用这种方法计算相关的二次谐波转换效率.结果表明:随着入射波角度的增加,缺陷模对应的波长将变短,并且通过调整基频波入射的角度,可以产生宽带宽并且高转换效率的二次谐波.这个方法适用于任何一维非均匀系统,可以简单方便地计算出二次谐波转换效率.     

Giant Enhancement of Second Harmonic Generation at Photonic Band Gap Edges

Second harmonic generation （SHG） in one-dimensional nonlinear photonic crystals made from periodically alternating ferroelectric and dielectric layers is investigated by means of the transfer matrix method. When tuned at the photonic band gap （PBG） edges, the fundamental wave and second harmonic wave slow down, and the filed enhancement takes place within the nonlinear photonic crystal. The phase mismatching can be compensated for to some extent and the second harmonic process will be enhanced. Numerical results show that the enhancement of SHG in the PBG structure can be up to four orders of magnitude compared with the traditional quasi-phase-matching structure.     

非线性光学晶体铌酸钾锂的二次谐波产生

研究铌酸钾锂晶体的近经这过光谱：利用铌酸钾锂晶体对８９０￣９６０ｎｍ的Ｔｉ：ｓａｐｐｈｉｒｅ近红外激光进行倍频,获得蓝得蓝绿光输出;研究了晶体的倍频特性,探讨了提高晶体倍频效率的方法。     

二次谐波中的饱和效应和乘性噪声

研究了单模激光中产生的二次谐波的统计性质,用全饱和激光理论导出了二次谐波光子计数ｍ的几率分布函数、二次阶乘矩和三次阶矩的表达式,同实验值比较,理论与实验在阈值附近符合得很好。研究结果表明,激光场基波和二次谐波的涨落随空腔衰减常数的增大而减小;当激光场中含有乘性噪声时,乘性噪声增强基波的涨落,同时抑制二次谐波的涨落。