论文摘要
随着人造媒介的发展,特别是特异材料的出现大大拓展了电磁材料的特性研究。其中值得关注的是,2003年,D. R. Smith等人首次发现各向异性的特异材料——不定媒介,而且随着不定媒介在理论和实验上的逐步实现及不定媒介所独有的奇特电磁现象,不定媒介这一新型材料立即成为物理学、微电子学以及信息技术等领域的研究热点。同时,近些年来不定媒介的应用也已相继提出并被广泛的研究。迄今为止,人们对该不定媒介的研究已经从简单的单层不定介质板扩展到双层介质板,进而延伸到多层结构。其中,含不定媒介的光子晶体备受关注。基于这一点,本文将分别采用不定媒介、负折射率材料、Kerr非线性不定媒介来合成新型的一维光子晶体,深入研究光在其中的非线性传播特性,期盼研究结果能够进一步完善光子晶体的非线性特性,为新型光学器件的设计提供新思路。本文的主要工作和创新点概括如下:1、研究了由不定媒介构成的一维非线性光子晶体双稳态位移的动态调制。研究表明,受缺陷材料的非线性特性影响,当不定媒介为cut-off,anticut-off和never cut-off类型时,透射光强与入射光强存在光学双稳态现象,同时透射光束的Goos-H?nchen位移与入射光强也存在磁滞效应,即当入射波强度从较大值减小时,位移被大大增强,在低阈值附近达到最大值,而且还发现不定媒介的电磁参数将会影响透射光束Goos-H?nchen位移的特性。2、根据不定媒介的电磁特性,将电磁场划分为五个频率范围,并在一维光子晶体中嵌入Kerr非线性不定媒介缺陷层,分别研究了电磁波在各频率范围中的电磁传播特性。结果表明,当缺陷层为cut-off类型时,缺陷层内的电场分布会形成亮孤子,而当缺陷层为never cut-off类型时,缺陷层内的电场分布会形成暗孤子。同时发现透射光束也存在着双稳态Goos-H?nchen位移,此位移的特性与非线性不定媒介缺陷层的电磁参数有关。而且,相对于低阈值而言,高阈值对入射光束的频率更加敏感。3、根据传输矩阵法和稳态相位理论,在五个不同的频率范围内研究了光束在含左手材料与Kerr非线性不定媒介缺陷层的一维光子晶体中的电磁传播特性。结果表明:当非线性不定介质缺陷层为cut-off和never cut-off介质时,透射光强随入射光强的变化呈S-型曲线关系,也就是说透射光强与入射光强存在光学双稳态特性。同时,透射光束的横向位移随入射强度也呈现出磁滞曲线响应关系,并且通过改变入射光束的频率,可以实现一维光子晶体横向透射位移的动态调制。所取得的理论结果对新型光开关、光传感器或其它光学器件的设计与开发有具有一定的指导作用。
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标签：各向异性特异材料论文; 光学双稳态论文; 位移论文; 隙孤子论文;