超快速光子晶体全光开关研究

光子晶体作为一种新型的人造光子学材料,具有独特的光子带隙特性,能有效地控制光子的传输状态,因而是实现全光开关等集成光子器件的重要基础。介绍了基于光子晶体的全光开关的各种实现方法,并详细论述了超快速光子晶体全光开关的实验研究状况。     

一维非线性光子晶体全光开关

为得到响应时间较短的全光开关,在光子晶体的所有高折射率层掺入Kerr介质,基于Kerr非线性效应导致的禁带整体移动原理,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：Finite Difference-Time Domain)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。     

基于光子晶体的THz全光开关响应特性分析

选择超短泵浦脉冲激励非线性光子晶体点缺陷,研究了THz全光开关的受激响应特性。研究发现这种具有高品质因子的非线性缺陷在脉冲激励下能迅速响应,特别是当激励脉冲功率密度增大到一定值时,脉冲在高功率密度中的响应延时比泵浦脉冲本身的时域线宽还窄,此外从理论上分析了非线性缺陷模在脉冲激励下发生变化的原因,得出响应速度取决于非线性缺陷模频谱展宽程度的结论。     

双折射光子晶体光纤中基于脉冲俘获的全光开关的研究

通过分步傅里叶法求解耦合非线性方程,从理论上研究了在双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获。研究表明:被俘获的信号脉冲能产生频移。让信号脉冲串在输出端通过布拉格光纤光栅,被俘获的脉冲将被滤掉,从而可实现光脉冲的开与关。     

有机聚合物全光开关的实验研究

报道了两种非线性有机聚合物（非醚ＰＰＱ和Ｐｏｌｙ－３ＢＣＭＵ）波导全光开关的实验研究。应用前向简并四波混频原理在ＰＰＱ薄膜光波导中演示了全光开关功能。利用Ｐｏｌｙ－３ＢＣＭＵ的光漂白性质，设计并制备了能与光纤系统兼容的波导光开关实验器件。     

基于电子自旋弛豫的全光开关的理论计算

国外已有实验测量发现，InGaAsP多量子阱材料的电子自旋弛豫时间是与材料的阱宽大小直接联系的，而且比之前研究的GaAs多量子阱材料的自旋弛豫时间更短。文中对激子的特性进行了介绍，对影响电子自旋弛豫时间的三个机制经行了分析和计算，并且采用有限深势阱摸型对InGaAsP多量子阱的组分和阱宽之间的关系进行了计算，最后根据要制作的全光功能开关的性能指标对计算结果进行了选择，得到最适合于制作光开关的材料为：势阱In0．53Ga0．47As（阱宽6nm）；势垒InP。     

基于光子晶体的全光二极管单向透射特性分析

采用时域有限差分技术,分析非线性光子晶体点缺陷不对称结构的单向透射特性.研究发现:当光波从两个不同方向入射,耦合进入缺陷的电场能量不同,入射波存在单向透射特性,从而透射率在跳跃点处的阈值功率不同;此外,入射波在跳跃点处的最大透射率值与入射方向无关.进一步采用耦合模理论验证所得结果,所得结论与数值模拟结果一致.当光波从这种不对称的点缺陷结构两端入射时,所得透射对比度存在一个上限.     

全光网络中的光开关技术及应用

在整个光通信系统中，光开关是较为重要的光无源器件，在光网络系统中可对光信号进行选择性操作。光 开关的研究日益成为全光通信领域关注的焦点，总结了光开关在全光网络中的应用，介绍了光开关的基本工作原 理及光开关技术的进展。     

基于SOA光开关的高性能计算机全光互连网络

为了实现高性能计算机系统中各处理节点之间的高带宽低延时的互连通信,基于现有的光器件和光互连技术,提出了一种面向高性能计算机的支持组播的全光互连网络SBOS,同时描述了使用单级SBOS网络构建大规模多级互连网络的方法.在高性能计算机系统中采用基于SBOS的全光互连网络,可以有效地提高网络带宽的利用率,降低各级之间的延时,减小网络链路的出错概率,同时在大规模组播应用中,也可以明显地提高其效率.     

点缺陷、线缺陷耦合THz波全光开关特性研究

采用基于时域有限差分技术的数值模拟方法,研究了点缺陷和线缺陷复合的光子晶体结构,分析了在不同功率强度下入射光的透射行为。分析结果发现,当入射光频率与缺陷模谐振频率相等时,点缺陷束缚入射光,入射光透射率表现为“断”的状态;当入射光频率与缺陷模中心频率不相等时,入射光透射率表现为“通”的状态。而改变入射光功率强度会使缺陷模的位置发生移动,从而实现了THz波透射率调制的功能。该结论为设计THz波全光开关提供了重要依据。     

开关型电压调节系统的双目标优化设计

针对开关调压系统提出了一种双目标优化设计方法。最优设计结果使开关调节系统的增广ＩＳＥ指标最小以及功率级电路重量最小，并满足所有静态和动态性能要求。系统的所有设计参数由一个优化程序通过计算机一次计算获得，代替原先用两个软件分别设计功率级电路和控制电路。因此新方法更便于应用。计算机寻优计算结果证明本文提出的优化设计方法简便、合理而且有效。     

基于光子晶体光纤非线性环路镜光开关的研究

采用光子晶体光纤构成非线性光学环路镜,利用非线性环路镜中信号光与控制光之间交叉相位调制效应实现全光开关. 讨论了光子晶体光纤结构参数对其非线性的影响,建立了基于光子晶体光纤非线性环路镜光开关的理论模型,研究了光开关的透过特性及影响光开关性能的因素. 研究结果表明,基于光子晶体光纤非线性环路镜的光开关,可以在较短的环长和较低的开关功率下实现高速光开关操作,其开关特性可由控制光功率灵活调控. 光子晶体光纤非线性环路镜光开关为实现用于高速光通信系统中的光开关技术提供了一种重要思路.     

非线性光子晶体缺陷双稳现象研究

采用非线性时域有限差分方法和时间耦合模理论,研究具有Kerr非线性直接耦合类型光子晶体缺陷的双稳现象.结果表明,时间耦合模理论是分析非线性光子晶体缺陷双稳现象的有效工具.研究发现,与上跳点附近的行为比较,双稳态在下跳点附近具有更大的透射对比度,因此,当利用缺陷的双稳现象实现光开关时,应把开关工作点设在靠近下跳点的位置.理论分析与模拟实验的结果一致.     

基于耦合腔系统的相互作用自由的全光开关

利用量子干涉效应,在耦合腔系统中提出了一个相互作用自由的全光开关方案。在该方案中,两个腔通过光子隧穿效应耦合起来。当一个控制场与第二个腔中的原子相互作用时,信号光直接被第一个腔反射回去,因此信号光与控制光在原子-腔系统中没有发生直接耦合作用。本文方案即使在原子和腔之间不满足强耦合条件时也可以很好工作,从而放宽了实验条件下实现光开关的腔强耦合条件。     

两种偶氮聚合物光致异构的全光开关过程的稳态研究

比较研究了在稳态条件下两种偶氮苯聚合物 (双偶氮苯和单偶氮苯 )光致异构效应的全光开关过程。结果表明 ,双偶氮苯的开关速度远远快于单偶氮苯的开关速度 ,讨论了双偶氮苯聚合物在高速开关器件的应用前景     

Na原子双光子跃迁

本文讨论实现Na原子双光子跃迁的理论依据和实验技术。根据微扰论导得双光子跃迁几率与激光场强四次方成正比，分析了提高跃迁几率、增强非线性光学效应的措施，确定了Na原子采取近4D能级双光子共振实验方向，解决实验中的相位匹配问题，给出了部分实验结果。     

鼻咽胶原双光子显微图像的纹理研究

研究鼻咽胶原双光子显微图像纹理特征以区分正常胶原与病变胶原.首先采用纹理的边缘和求熵算法来描述它的分布规则性;然后根据三阶矩对纹理亮度直方图进行分析,并采用密度分布和绿色素的占有率来反映纹理的内部结构,且采用梯度向量值提取特征;最后提出4个因素构成的判定公式.通过实验证明该方法效果显著,可应用于医院临床辅助诊断.     

SPDC双光子态函数及其几率解释研究

分析了单色泵浦光子流和量子真空噪声对非线性晶体的综合作用,从泵浦光与非线性晶体的相互作用过程解释了自发参量下转换光场(SPDC光场)的产生根源,推导了SPDC双光子态的数学表达式,并给出其几率解释。     

交叉增益型全光波长转换器性能的实验研究

对基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器的性能进行了实验研究。给出了波长转换的实验结果，研究了放大器增益特性、泵蒲光功率、探测光功率以及放大器注入电流对转换效率、消光比特性和噪声特性的影响，并对实验结果作了分析和讨论，对进一步的波长转换实验及结构参数的优化有指导作用。