微光纤中的光力及声光耦合效应

发布时间：2020-05-24 05:20

【摘要】：在微纳波导中受激布里渊散射的声光耦合效应已经发展成一个重要的研究领域。受激布里渊散射是一种基本的声光相互作用,在传统光纤中会限制光传输功率。随着微光纤的发展,其具有超轻质量、亚波长、强限制光场的特性,对于声光耦合提供了一个新的平台。本文分析了在微光纤体系下的光力效应,分析实心和空心微光纤中的辐射压和电致伸缩力,以及受激布里渊散射及声光耦合。具体的工作如下:1.研究了计算光力的两种方法,分析了波导中的辐射压力和电致伸缩力。基于微光纤体系,分别对实心微光纤和空心微光纤进行理论分析,建模与仿真模拟。并发现辐射压和电致伸缩数量级是差不多的。这两种力的效应是相反的:电致伸缩力趋向于压缩微光纤,而辐射压趋向于扩张微光纤。在实心微光纤中,电致伸缩力总是比辐射压要大。接着,改变微光纤结构并分析空心微光纤。空心微光纤中,在比较小的尺寸下辐射压比电致伸缩力要大,这意味着通过调整空心微光纤的结构和尺寸,电致伸缩的效应能够被辐射压的抵消。然后发现,当二氧化硅圆环的厚度达到大约0.75 μm时,电致伸缩力能够被辐射压完全抵消。2.研究了辐射压和电致伸缩力产生声子并引起布里渊散射过程。揭示了在实心微光纤中,因为电致伸缩力和辐射压方向相反,两者的贡献使得声光耦合的强度被削弱。而在空心微光纤中,当二氧化硅圆环的厚度大概在0.75 μm时,辐射压能够抵消电致伸缩力,声光耦合强度趋近于0。这意味着在空心微光纤中能够完全抵消布里渊增益!这也说明了通过调整微光纤的结构和尺寸,可以用来增强或者减小布里渊增益。3.分析了实心微光纤中具体的两种声学模式,用数值仿真软件进行了三维模拟仿真,计算了它们对应的布里渊增益谱,发现这两种基本声学模式随着实心微光纤直径增大,布里渊频率是非线性变化的。此外还分析了是空心微光纤、硅芯光纤中的声光耦合效应,得到了一些新的成果。这为在微光纤中分析布里渊散射激发的高阶声学模式做了铺垫。综上,我们通过揭示了通过改变微光纤的结构和参数,可以控制微光纤中的光力,更进一步的来说,可以增强或抑制声光耦合效应。对于微光纤在低阈值激光器和光学放大器中潜在的应用具有一定的借鉴意义。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253

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本文编号：2678517