纵向调制光波导和波导阵列中光传输的调控

发布时间：2022-01-22 20:22

　　对光波的传输和演化行为的控制是光学研究的一个重要课题。人们提出了各种各样的光学结构以实现对光束传输行为的控制,其中折射率呈周期变化的结构在这方面占有十分重要的地位,这包括光子晶体、光子晶格、波导阵列等。通过能带工程的设计,周期结构极大地改变了光的空间色散特性,从而实现了对光的空间演化前所未有的操控。不同于光子晶体结构,光波在光子晶格或者波导阵列中的演化具有一个明确的传输方向（纵向）。在该方向上,晶格或者阵列的折射率一般是均匀不变的,折射率的调节仅仅发生在横向上。近年来,人们意识到,折射率的纵向调节也可以作为一个新的设计自由度,用于对光束的空间行为施加独特的控制。本论文围绕波导或波导阵列结构的纵向调制,研究了光在调制波导或者波导阵列中的演化行为,揭示了一些独特的调控规律。研究的主要内容和取得的主要成果如下:（1）旋转波导阵列中的光局域。一个纵向均匀的波导阵列,如果让其围绕中心作匀速转动,则在其中传输的光束会感受到折射率的纵向调制。我们研究阵列的旋转对光模式的影响,发现在阵列的两个特殊位置——中心和边角处——均会出现新型的局域模式。中央局域模的出现是由于阵列旋转导致了周围相对于中央折射率的... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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图1-1两种典型的波导阵列：(a)一维波导阵列，(b)二维光纤阵列[11]

上海交通大学博士学位论文 第一章 绪论的模式和模式之间的相互耦合来描述。显然，耦合模理论仅当波导与波导之间的间隔较远时才成立（只有在这个条件下，耦合波理论才能在一级近似下给出正确的物理描述）。在耦合模处理框架中，通过标准的离散化处理，薛定谔方程就简化为一组耦合的常微分方程组，其中各项系数依赖于系统的各种几何尺寸和材料参数。 如图 1-2(a)所示的波导结构，在耦合模理论处理下，光传播可以用下列散方程来描述[6]：()()0.11 n n nCdzdi （1-1）在方程（1-1）中，n 是第 n 个波导中的导模振幅，z 是光的传播方向，C（ λ）最近邻波导的耦合系数，其值正比于相邻波导本征模场的重叠积分，表征波导之间耦合作用的强弱，其大小取决于入射光的波长、波导的折射率以及波导之间的距离等参数。注意，孤立波导的传播常数已从方程（1-1）中分离出。

海交通大学博士学位论文 第一章 绪而，随着能带级次的增加，能量越来越趋向分布在波导之间，即高阶带模式散性质越来越不明显，越来越接近于连续介质情形。很显然，这些高阶带和就不能由耦合模理论解释和描述。因此，离散方程预言的结果往往需要用连型进一步证实。本论文研究的光子晶格中的工作绝大部分都是通过求解连续取得的。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Rotating properties of Bragg reflections and spatial lattice solitons in rotating photonic lattices[J]. 宋载飞,刘圣,甘雪涛,赵建林,李恩普.  Chinese Optics Letters. 2011(07)



本文编号：3602841