非线性光子晶体波导中光孤子的产生、特性及其应用

论文摘要

本文采用理论分析和数字模拟相结合的方法研究非线性光子晶体波导中光孤子的产生、特性及其应用。众所周知,在完整的光子晶体中引入线缺陷可以形成光子晶体波导,并且在波导相应的杂质带边缘存在巨大的群速度色散。当光子晶体波导材料由非线性材料构成时,与光强相关的自相位调制和群速度色散相互作用,在两者达到平衡时就可以产生光孤子。我们的研究表明,在长度仅为十几微米或者几十微米的非线性光子晶体波导中,就可以产生光孤子,这与需要几十米甚至几千米的普通光纤形成鲜明的对比。此外,我们还研究了光孤子在弯曲光子晶体波导中的传输情况,结果表明:通过优化弯曲波导拐弯处的结构,光孤子能够顺利地通过弯曲波导,其能量的损失和形状变化可以忽略。 最后,我们的研究还发现:利用高阶的光孤子,非线性光子晶体波导可以作为高效的脉冲压缩器。由于光孤子是理想的光信号传输载体,可以预见非线性光子晶体波导及其相关器件在未来的光子晶体集成光路中具有广阔的应用前景。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号表
• 目录
• 第1章 前言
• 1.1 光子晶体
• 1.1.1 光子晶体及其特性
• 1.1.2 二维光子晶体波导
• 1.1.3 光子晶体的理论研究
• 1.2 光孤子
• 1.3 本文的研究目的
• 1.4 参考文献
• 第2章 非线性光子晶体波导中光孤子的产生
• 2.1 概述
• 2.2 非线性光子晶体波导结构和特性
• 2.3 非线性光子晶体波导中Bragg光栅光孤子的产生
• 2.4 非线性光子晶体波导中的非线性增强
• 2.5 非线性光子晶体波导中带隙光孤子的产生
• 2.6 总结
• 2.7 参考文献
• 第3章 光孤子在弯曲非线性光子晶体波导中的传输
• 3.1 序言
• 3.2 直线光子晶体波导和弯曲光子晶体波导结构
• 3.3 光孤子在普通弯曲光子晶体波导中的传输
• 3.4 光子晶体波导中的散射理论模型
• 3.5 光孤子在优化的非线性弯曲光子晶体波导中的传输
• 3.6 小结
• 3.7 参考文献
• 第4章 非线性光子晶体波导中基于高阶光孤子的亚皮秒脉冲压缩
• 4.1 引言
• 4.2 非线性光子晶体波导结构及其数值模拟方法
• 4.3 高阶光孤子的形成和亚皮秒脉冲的压缩
• 4.3.1 Bragg光栅光孤子对亚皮秒脉冲的压缩
• 4.3.2 带隙光孤子对亚皮秒脉冲的压缩
• 4.3.3 压缩长度的优化
• 4.4 结论
• 4.5 参考文献
• 第5章 总结
• 攻读硕士期间完成和发表的论文
• 致谢