片上非厄米光学系统特性与应用研究

发布时间：2022-12-04 22:08

　　近些年,在量子物理领域,随着拓扑相变和拓扑绝缘体的快速发展,并受益于该领域科学家获得2016年度诺贝尔物理学奖,非厄米量子物理领域引发了科学界的极大重视。而由于麦克斯韦方程与薛定谔方程在数学上的相似性,许多新颖的非厄米量子物理现象首先在光学上被发现,这极大地推动非厄米光学的发展,因而许多光学领域的研究者,尤其是微纳光电子领域的学者,加入到非厄米光学的研究工作中。而微纳光电子领域的学者在以本领域的视角研究非厄米光学的过程中,发现非厄米光学理论和技术可以补充传统的厄米微纳光电子技术上的一些缺失,这也进一步激发了学界对非厄米光学领域的兴趣。本论文就是在这样的背景下对非厄米光学理论与应用进行了深入的研究。本论文中的主要研究内容可以简单地概括为如下几个方面:1.深入研究微纳光学系统截面上的非厄米对称,包括宇称-时间对称,粒子-空穴对称和复镜面对称。根据这三种非厄米对称性的物理含义,分别给出了满足这三种非厄米对称性的光学系统的折射率分布条件。然后,利用带有增益或者损耗的光波导按照所需的折射率分布进行排列,分别构建了满足这三种对称的微纳光学系统。在此基础之上,进一步研究了满足着三种非厄米对称性的光学... 

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题的背景及意义
    1.2 实现非厄米片上光学系统的方法——构造增益与损耗的方法
    1.3 实现非厄米片上光学系统的方法——设计耦合系数的方法
    1.4 本论文的结构安排
第二章 非厄米光学器件的设计方法
    2.1 引言
    2.2 材料的色散模型
    2.3 时域有限差分法
    2.4 本征模式展开(EME)法
    2.5 龙格－库塔法(Runge-Kutta methods)
    2.6 欧拉法(Euler method)
    2.7 本章小结
第三章 非厄米光学系统的传输模式分析
    3.1 引言
    3.2 宇称-时间对称的阵列波导模式分析
    3.3 粒子-空穴对称的阵列波导模式分析
    3.4 复镜面对称的阵列波导模式分析
    3.5 耦合谐振腔中的非厄米对称
    3.6 三种对称之间的关系
    3.7 本章小结
第四章 非厄米光学系统的模式特性应用
    4.1 引言
    4.2 基于拓扑相变点的快光与慢光效应
    4.3 基于“缺陷模”的传播常数偏移效应
    4.4 本章小结
第五章 非厄米波导传输方向上的非厄米对称
    5.1 引言
    5.2 满足三种对称性的条件证明
    5.3 光在宇称-时间对称波导中的传播特性
    5.4 光在旋转-时间对称波导中的传播特性
    5.5 光在翻转-时间对称波导中的传播特性
    5.6 对称性的局部满足条件
    5.7 本章小结
第六章 基于宇称-时间对称性的单向反射镜与模式转换器
    6.1 引言
    6.2 单面反射镜
    6.3 单向模式转换波导
    6.4 本章小结
第七章 非线性波导中的宇称-时间对称
    7.1 非线性宇称-时间对称——光的“自陷”效应
    7.2 阻断超流的自陷状态
    7.3 本章小结
第八章 总结和展望
    8.1 本论文的主要研究成果及意义
    8.2 对未来工作的展望
参考文献
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3709077