非线性全光二极管传输特性研究

发布时间：2021-12-10 01:50

　　光的非互易传输是全光信息处理的基础,与具有p-n结的电子二极管非常类似,全光二极管（AOD）允许光仅在一个方向上传输,在相反方向抑制光传输,因而在全光计算、激光技术、全光信息处理等领域具有广泛的应用前景。理想的全光二极管不仅与半导体CMOS工艺兼容,而且应同时具有超高的传输对比度（定义为在相同条件下的正向和反向入射信号的透射强度比）、较大的工作带宽和高透射率。当前Fano共振广泛用于实现高传输对比度,然而,谐振增强型非线性二极管的工作带宽很小（通常小于0.005nm）,因此其应用受到限制。另一方面,在全光信号处理中,有时我们希望全光二极管的导通方向可以受控反转,以实现更为灵活的光操控。然而当前实现它的物理机制还很少,而且其可控反转只能针对不同频段的信号光,而不能实现同一信号光的受控反转。针对这些问题,我们从理论上和仿真实验上,提出了一种基于非线性光子晶体微腔和非对称波导的新型全光二极管,实现了较大的传输对比度（超过20dB）、较大的工作带宽（超过7nm）和较高的单向透射率（大于80%）的全光二极管,并且首次实现了对于同一信号光导通方向的受控反转。本文的主要内容以及研究成果简述为以下几个...

【文章来源】： 华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 光子晶体(PC)的简介
        1.1.1 光子晶体的基本概念及分类
        1.1.2 光子晶体的特性
        1.1.3 光子晶体的应用
    1.2 实现光非互易传输的主要方法和研究现状
    1.3 本论文的主要内容
第二章 光子晶体的理论基础和分析工具
    2.1 光子晶体的电磁理论基础
    2.2 平面波展开法
    2.3 时域有限差分法(FDTD)
        2.3.1 时域有限差分法的一般性介绍
        2.3.2 二维情况下的有限时域差分法(FDTD)
        2.3.3 有限时域差分法(FDTD)的稳定性条件
        2.3.4 有限时域差分法的吸收条件
    2.4 本章小结
第三章 线性情况下微腔-波导非对称耦合结构的研究
    3.1 引言
    3.2 光子晶体的基础研究
        3.2.1 光子晶体波导研究
        3.2.2 光子晶体微腔研究
        3.2.3 波导微腔耦合方式及其理论
    3.3 微腔-波导非对称结构的光学特性研究
        3.3.1.微介质柱尺寸对波导透射谱的影响
        3.3.2 微介质柱尺寸对微腔-波导耦合系数的影响
    3.4 本章小结
第四章 利用非线性微腔-波导非对称耦合结构实现全光二极管
    4.1 引言
    4.2 理论模型
        4.2.1 非线性时域耦合模理论研究
    4.3 利用非线性微腔-波导非对称耦合结构实现非互易传输
    4.4 本章小结
第五章 利用微腔-波导非对称耦合结构实现非互易光传输的另外一种方案
    5.1 基于微腔侧壁精细位移的非线性全光二极管
    5.2 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]二维非线性光子晶体波导全光开关 [J]. 罗朝明,孙军强,刘靖.  半导体光电. 2006(06)



本文编号：3531689