非线性线缺陷光子晶体波导慢光特性研究

发布时间：2017-12-07 03:10

  本文关键词：非线性线缺陷光子晶体波导慢光特性研究

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【摘要】：随着全光网络的大力发展,其核心器件—全光缓存器无疑就成为人们研究的重中之重。通过光子晶体实现的光缓存器易被实用化,为全光缓存发展带来了一种新的契机。由于非线性光学材料具有高能量增益特性,将非线性材料引入到光子晶体中,进一步提高光子晶体慢光效应,对未来的高速、大容量光缓存的研究发展具有重要意义。论文主要对非线性线缺陷光子晶体波导的慢光特性进行了研究。设计了具有不同的结构参数和晶格结构的非线性波导,并通过与线性波导慢光特性比较发现:非线性线缺陷光子晶体波导在实现较小群速度下,可增加带宽和降低色散。论文主要完成的工作及创新点如下:1.将完美光子晶体中的线性材料介质柱全部替换成克尔型非线性材料并引入线缺陷,构成非线性线缺陷光子晶体波导。调整结构参数,采用有限元分析其慢光特性。仿真结果表明:线缺陷宽度、介质柱尺寸以及缺陷柱尺寸等结构参数的调整可以改变波导群速度,找到最佳的结构,群速度可达到真空光速的0.018倍;与线性波导相比,在相同数量级10-2c的群速度下,非线性线缺陷波导的带宽为0.0316,色散为[-4.43,2.69]*103,比线性线缺陷波导的带宽提高1.5倍,色散降低两个数量级。2.进一步优化非线性线缺陷波导的晶格结构,来提高慢光性能。仿真结果表明:随着减小介质柱与缺陷柱的间距及增大缺陷柱向左向右平移的距离,波导的慢光群速度基本呈减小的趋势;当介质柱与缺陷柱间距为0.8a,缺陷柱同时向左向右平移0.1a时,获得最佳慢光效果,其最大群速度值达到1.2*10-3c,带宽为0.00026,色散为[-2.69,1.38]*105,归一化延迟带宽积值为0.2798。3.从理论上简要分析了非线性线缺陷波导的低色散慢光性能和计算慢光型缓存器的主要性能指标。通过分析发现:相比于线性光子晶体波导,非线性线缺陷波导的慢光性能都优于线性波导,拥有色散补偿性能,可获得低色散;将所设计的波导应用到光缓存器中,可取得的缓存时间为2777.78ps、缓存容量为108.33bit及缓存比特长度为9.2μm。因此,非线性线缺陷光子晶体波导对光缓存实现具有很重要的研究价值。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN252

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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本文编号：1260923