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.     

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。     

二维正方晶格函数光子晶体带隙结构研究

采用平面波展开法研究二维正方晶格函数光子晶体,分别计算TE波和TM波的带结构。二维正方晶格函数光子晶体介质柱折射率是空间坐标函数,而不是定值(二维正方晶格常规光子晶体)。二维正方晶格函数光子晶体可通过Kerr效应或电光效应来制备,可调节性灵活。本文研究了函数系数k对二维正方晶格函数光子晶体带结构的影响。在TE波情况下,函数系数k增加时,带隙数目变多且带宽变宽。与二维常规光子晶体比较,函数光子晶体有较宽的带隙结构,这将为光学器件的设计提供新的理论依据和重要的设计方法。     

点缺陷对波导的电场分布的调制

在二维函数光子晶体研究的基础上,进一步研究二维常规光子晶体波导中加入点缺陷介质柱时,二维光子晶体波导的带隙结构与电场分布情况.其中点缺陷介质柱介电常数是空间坐标的函数,其函数形式为εr=kr+b,参数k和b的变化可以通过光学Kerr效应或电光效应来实现.结果表明,通过改变点缺陷介质柱介电常数的参数k和b以及点缺陷半径ra,可以调节光的传播方向和光场分布,从而可以控制光在波导中传播方向.因此当含点缺陷时,二维常规光子晶体波导的光场分布和光的传播方向具有可调性.这些理论为光学器件的设计提供有价值的新的设计思路.     

孤子脉冲在光子晶体光纤中的传播特性研究

根据光脉冲在光子晶体光纤中传播的非线性薛定谔方程,分析了孤子传播基本原理,给出了光脉冲在光子晶体光纤中色散和非线性效应的表达式,对非线性薛定谔方程进行归一化处理并求解,获得光子晶体光纤中基态孤子解.在远大于光纤零色散波长区域,使色散和非线性效应达到平衡,在光子晶体光纤中就可以得到稳定的光学孤子.光子晶体光纤中产生的孤子可以作为光孤子通信的载波,是光子晶体光纤中高次谐波产生的泵浦源.     

一维光子晶体带隙结构研究

光子晶体材料的介电常数在空间中呈周期分布，这种材料存在光子带隙，引入缺陷对光有局域效应，为更好地控制光和利用光提供了新的方法。文章利用传输矩阵法计算了一维光子晶体不同结构的带隙特征，计算表明光子带隙的宽度受到材料介电常数及介质层厚度的影响。随材料介电常数及介质层厚度的增加，光子带隙宽度存在一个极大值，对于确定材料构成的光子晶体，两介质等厚时带隙最宽。     

散射体大小对光子局域化参量的影响

根据Mie散射理论和低浓度近似,对氧化物构成的反蛋白石光子晶体中的光子局域化进行研究.结果表明,在中红外区存在多个光子局域化区,随着入射波长的增大,理想局域化区的局域化参量减小,并且局域化区向着散射体尺寸增大的方向移动,这为实验上在该类晶体中实现局域化现象提供理论参考.     

北京大学介观光子器件研究取得新进展

北京大学“飞秒光物理和介观光学”创新研究群体在介观光学领域取得新的研究进展,在实现低功率、高速光子晶体全光开关器件的基础上,又实现了低功率、高透过率对比的全光二极管器件原型器件。光子晶体全光二极管是一种重要的介观光学器件,在光计算、光互联和超快速信息处理等领域都有重要的应用前景。实现低阈值光功率和高正反向透过率对比是其...     

二维光子晶体三角晶格光控开关的设计

我们准备一个复合腔模型：由两腔和一个连接波导组成,来研究在空气孔型光子晶体的光学双稳态开关时域藕荷模理论。开关行为来自连接波导的非线性,这不同于来自杆的缺陷腔的非线性的杆型光子晶体。利用理论分析：二维空气孔式三角形光子晶体双稳态光学开关是模型,开关特性也通过使用时域的有限差分方法研究。     

二维方柱光子晶体的波导特性

具有缺陷的光子晶体,光子频率带隙内将出现局域模,而线缺陷相应地形成一个传输效率很高的光波导.计算了空气中Al材料的旋转四边形直柱光子晶体存在线缺陷时的带结构和态密度,给出了二维方形光子晶体的波导的TM模的电场分布,并讨论了波导耦合的传输效率.     

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.     

基于泵浦探测技术的非线性光子晶体点缺陷动态特性研究

通过基于时域有限差分技术的数值模拟平台分析了非线性光子晶体点缺陷缺陷模的动态移动特性,采用泵浦-探测法获得非线性点缺陷的透射谱。泵浦光和探测光选择不同的频率以确保探测光不对非线性缺陷模的动态移动特性产生干扰。分析发现,非线性点缺陷的缺陷模在泵浦光的作用下动态移动,移动幅度不仅与泵浦光的能量有关还与泵浦光的频率有关。进一步地从理论上分析了非线性点缺陷的动态移动特性,所得结论与数值模拟结果一致。该结论为设计光子晶体全光器件提供重要参考。     

光子晶体光纤中高阶色散对脉冲俘获的影响

基于耦合非线性薛定谔方程,通过数值模拟,研究了光子晶体光纤中高阶色散对脉冲俘获的影响。研究表明．三阶色散对脉冲俘获起着显著的作用。这一结论,对研究提高基于光子晶体光纤中脉冲俘获的超高速光开关的特性具有重要意义．     

新一代光纤智能传感网与关键器件基础研究进展

天津大学在973计划项目的资助下,开展了光纤传感技术相关研究.其主要内容包括设计了基于光子晶体光纤的填充银线的PCF-SPR传感器,最佳灵敏度为2 400 nm/RIU;设计了一种基于液芯光子晶体光纤的PBG-PCF温度传感器,传感器的最高分辨率为4×10³ nm/RIU;设计了基于甲苯-氯仿混合溶液填充的光子晶体光纤可调谐热敏光开关,通过改变溶液配比实现不同温度跃变点;构建了基于光微流体理论的3种结构模型,并针对模式场分布及磁场探测展开了研究;构建了基于L波断掺饵光纤放大器的光纤内腔气体传感系统,其绝对误差小于0.04%;针对传感器结构、解调光路、解调算法,设计并优化了F-P传感系统;提出了针对光纤传感网的评估鲁棒性模型,开展了梳状暗调谐光源技术和OFDR技术在光纤传感网检测方面的研究.     

Ultrafast polarization optical switch constructed from one-dimensional photonic crystal and its performance analysis

All-optical switch with the ultrafast optical switching rate is a key device in the next generation optical network. In this article, we propose a polarization switch with ps switching time, which is constructed from one-dimensional resonant photonic crystal （1D RPC）. The model of switch operating at 1.5 μm is established based on the optical stark effect （OSE）. We calculate the performance indices of the switch and the influences of errors of periods and refractive index on the performance characteristics.     

Ultafast organic nonlinear optical molecules and the realization of mesoscopic photonic devices

In the twentieth century, revolutionary changes took place in the human society and people’s life-style due to the improvement of the optoelectronic information technology based on the second-order nonlinear optical effects, such as the electro-optic effect, the second harmonic generation (SHG), and so on. Along with the rapid development of light information technology, new principles and methods of nonlinear optics are needed, and the third-order nonlinear optical effects attract great attention. The research progress of nonlinear optics is reviewed in this article. Our research work on the third-order nonlinear optical materials, ultrafast and low-power organic all-optical photonic crystal switching are introduced.     

光子晶体微腔研究进展

综述了最近光子晶体微腔研究方面的新进展，主要介绍了三种效果显著，代表性强的新方法：局域场微调法、辐射能量再循环法和模式匹配法．这些方法都能够显著地提高光子晶体微腔滤波器的品质因子，并对这一类型光子晶体器件的设计有相当的指导意义。     

光子晶体光纤在通信网络中的应用分析

光子晶体与光子晶体光纤以其非同一般的特性,在通信系统中将得以广泛应用。本文结合光子晶体光纤的特性,分析了光子晶体光纤在通信网络中的应用价值及应用前景。