光子晶格新颖光学特性及非互易效应研究
发布时间：2021-08-16 09:02
近年来,人工微结构材料的设计、制备及其性能吸引了物理学和化学等基础领域研究人员的关注,也成为当前材料科学、信息科学、能源科学和生命科学及其交叉领域的研究热点。随着纳米微加工与表征技术的发展,近三十年来大量人工微结构材料被设计并制备出来,例如光子晶体、光学超构材料等。由于人工材料的电磁参数在空间的周期性分布,使得电磁波在这些人工微结构材料中的传播展现出许多新奇现象和物理特性。人们通过对这些周期结构材料中电磁波传播的色散关系和能带特性加以调控、剪裁和利用,能够像在晶体中控制电子那样来控制电磁波的状态,并实现了一系列包括波导、谐振腔、光调制器等优于传统器件的高性能光子器件,也预见并实验证实了一些诸如负折射、零折射和超聚焦等超常规的光学效应。这些研究成果为人们操纵光子,实现可控的光与物质相互作用提供了新的思路和机遇。通常光学微结构是指在均匀的光学材料中引入折射率的人工调制和变化,让光的激发和传播特性发生改变的人工材料。最典型的结构包括波导阵列、光子晶体及其衍生的光学微腔。本论文主要围绕波导阵列以及光子晶体谐振腔在内的几种光子晶格,通过引入非厄米耦合及介电常数在空间和时间上的调制等,从理论解析和...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３?（ａ）光子晶体谐振腔激射，引自文献［３］：?（ｂ）光子晶体光纤，引自文献［４］：?（ｃ）??平板光子晶体中束缚态
??除了利用光子晶体的禁带或者缺陷模式对光进行约束，Ｃｈｉａ?Ｗｅｉ?Ｈｓｕ等人利??用束缚态（Ｂｏｕｎｄ?Ｓｔａｔｅ）在完美平板光子晶体中实现了光的局域，如图１－３?（ｃ）中所??示。他们通过理论以及实验表明，即使在平板光子晶体上下的介质中允许出射波??（辐射）存在，一定频率的光以特定波矢条件入射时，可以完全被限制在平板光??子晶体中［６，７］。我们知道，全反射的条件是电磁波在介质中具有更大的波矢。换??言之，波函数是否束缚在波导内取决于其本征频率在色散图中的位置。通常情况??下，如果电磁波的频率位于辐射波的最低频率以下，则电磁波被束缚在腔体内部??传播；反过来，如果处在辐射频率，也就是所谓的“辐射连续域”内，电磁波是??向外辐射的。束缚态位于辐射连续域中，但是能量却没有对外辐射，而是像波导??模式一样严格地被束缚在腔体内传播。这种不满足全内反射条件却没有辐射场的??奇异性质引起了人们的研究兴趣
本征态发生简并。??⑷??图１－４光子系统中的ＰＴ对称以及相位转变。（ａ）?ＰＴ对称情况下，双波导系统光场分??布；（ｂ）ＰＴ破缺情况下，双波导系统光场分布。引自文献［７３］??现今的光学系统中可以具有增益或损耗，因此通常会出现复数的传播常数。??但ＰＴ对称系统的能谱表明，即使存在增益或损耗，也可以实现具有能量守恒特??性的传播，这种现象发生在系统形成一个单一的ＰＴ对称超模式的情况下。例如，??在具有增益和损耗的双波导系统中（一个波导具有增益性质，另一个具有损耗性??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dynamically reconfigurable topological edge state in phase change photonic crystals[J]. Tun Cao,Linhan Fang,Ying Cao,Nan Li,Zhiyou Fan,Zhiguo Tao. Science Bulletin. 2019(12)
[2]Passive parity-time-symmetry-breaking transitions without exceptional points in dissipative photonic systems [Invited][J]. YOGESH N.JOGLEKAR,ANDREW K.HARTER. Photonics Research. 2018(08)
[3]Necklaces of PT-symmetric dimers[J]. D.J.NODAL STEVENS,BENJAMíN JARAMILLO áVILA,B.M.RODRíGUEZ-LARA. Photonics Research. 2018(05)
本文编号：3345384
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３?（ａ）光子晶体谐振腔激射，引自文献［３］：?（ｂ）光子晶体光纤，引自文献［４］：?（ｃ）??平板光子晶体中束缚态
??除了利用光子晶体的禁带或者缺陷模式对光进行约束，Ｃｈｉａ?Ｗｅｉ?Ｈｓｕ等人利??用束缚态（Ｂｏｕｎｄ?Ｓｔａｔｅ）在完美平板光子晶体中实现了光的局域，如图１－３?（ｃ）中所??示。他们通过理论以及实验表明，即使在平板光子晶体上下的介质中允许出射波??（辐射）存在，一定频率的光以特定波矢条件入射时，可以完全被限制在平板光??子晶体中［６，７］。我们知道，全反射的条件是电磁波在介质中具有更大的波矢。换??言之，波函数是否束缚在波导内取决于其本征频率在色散图中的位置。通常情况??下，如果电磁波的频率位于辐射波的最低频率以下，则电磁波被束缚在腔体内部??传播；反过来，如果处在辐射频率，也就是所谓的“辐射连续域”内，电磁波是??向外辐射的。束缚态位于辐射连续域中，但是能量却没有对外辐射，而是像波导??模式一样严格地被束缚在腔体内传播。这种不满足全内反射条件却没有辐射场的??奇异性质引起了人们的研究兴趣
本征态发生简并。??⑷??图１－４光子系统中的ＰＴ对称以及相位转变。（ａ）?ＰＴ对称情况下，双波导系统光场分??布；（ｂ）ＰＴ破缺情况下，双波导系统光场分布。引自文献［７３］??现今的光学系统中可以具有增益或损耗，因此通常会出现复数的传播常数。??但ＰＴ对称系统的能谱表明，即使存在增益或损耗，也可以实现具有能量守恒特??性的传播，这种现象发生在系统形成一个单一的ＰＴ对称超模式的情况下。例如，??在具有增益和损耗的双波导系统中（一个波导具有增益性质，另一个具有损耗性??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dynamically reconfigurable topological edge state in phase change photonic crystals[J]. Tun Cao,Linhan Fang,Ying Cao,Nan Li,Zhiyou Fan,Zhiguo Tao. Science Bulletin. 2019(12)
[2]Passive parity-time-symmetry-breaking transitions without exceptional points in dissipative photonic systems [Invited][J]. YOGESH N.JOGLEKAR,ANDREW K.HARTER. Photonics Research. 2018(08)
[3]Necklaces of PT-symmetric dimers[J]. D.J.NODAL STEVENS,BENJAMíN JARAMILLO áVILA,B.M.RODRíGUEZ-LARA. Photonics Research. 2018(05)
本文编号：3345384
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