SOI波导中双光子吸收对孤子捕获的影响和艾里脉冲的传输特性

发布时间：2020-06-27 06:33

【摘要】：绝缘体上的硅(SOI)由于其紧束缚特性和高非线性响应,这种材料被认为在构建片上全光集成光路方面具有十分重要的应用潜力。本文主要研究了两个课题:一个是SOI波导中,双光子吸收对孤子捕获的影响;另一个是SOI波导中,亚皮秒艾里脉冲的传输特性。脉冲的传输特性遵从麦克斯韦方程组,通过一系列推导,得出了描述脉冲传输规律的非线性Schr?dinger方程(NLSE)。进一步通过分步傅里叶法,利用Matlab软件求解NLSE可获得脉冲的传输特性图像。文章中研究分析两个课题:第一个课题是在SOI波导中,孤子脉冲的自捕获现象。讨论了孤子捕获的形成,以及SOI波导中的克尔效应,双光子吸收效应以及自由载流子效应对孤子捕获形成的影响,以及自由载流子寿命对孤子捕获所产生的影响。第二个课题研究了亚皮秒艾里脉冲在SOI波导中的传输规律。研究中发现了群速度色散和三阶色散的作用使得脉冲发生时域翻转,在克尔效应的作用下,有孤子脱离以及产生新的艾里脉冲。讨论了群速度色散,三阶色散,克尔效应,双光子吸收效应,自由载流子效应等因素对艾里脉冲传输特性的影响。
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN25
【图文】：

硅基,光波导,波导

图 1.1 硅基光波导的四种结构Figure 1.1 Four structures of silicon-based optical waveguides光子晶体波导因为其具有慢光特性，许多科学研究人员投身于此类结构的波导的深入。由于按照周期分布的介电常数，光子晶体波导中脉冲在传输时，由于被周期结构的晶射，收到布拉格散射的调控，于是，这类波导形成了特殊的光子带隙结构。波导中，小径和晶格常数都对折射率起到很大的作用，因此，可以通过控制这两个参数，来控制波折射率。SOI 沟槽形波导的构成，是两层折射率很高的硅材料中间夹有一层十分薄的低折射率而构成。当光子在这种介质中传输时，由于全反射原理，被限制在折射率低的沟槽形状域，脉冲模式在其中传输时，具有十分小的有效膜面积，因此，尽管输入光信号的功率

示意图,波导结构,示意图,双光子吸收效应

内蒙古大学硕士学位论文 thtAzdAztiiAAiknAtAmizARRtelfcfcmmmmm20011[()(1)/2()](,)(1)(,)2121! 左边第一项描述了脉冲慢变振幅包络随距离的变化；右边第一项为个阶色响，右边第二项是线性损耗，第三项描述了自由载流子吸收，第四项描述，最后一项描述了克尔效应、双光子吸收效应和拉曼散射效应。

【参考文献】