光波耦合過(guò)程中的色散調(diào)控研究.pdf

1、近年來(lái)的研究工作證明可以對(duì)在介質(zhì)中傳播的光脈沖群速度實(shí)現(xiàn)特殊的控制。自從Hau等人于1999年在超低溫鈉原子氣體中利用EIT效應(yīng)觀測(cè)到17米/秒的超慢光現(xiàn)象，大量關(guān)于超快和超慢光速傳輸?shù)男聦?shí)驗(yàn)和新現(xiàn)象相繼被報(bào)道。比如，利用電磁感應(yīng)透明、相干粒子布居數(shù)振蕩、受激布里淵散射和受激拉曼散射、非簡(jiǎn)并二波耦合過(guò)程、以及空間調(diào)制的周期性結(jié)構(gòu)（如：光子晶體、耦合諧振微腔、微環(huán)結(jié)構(gòu)、光柵）中，都能不同程度地實(shí)現(xiàn)光速減慢和光速加快，并能實(shí)現(xiàn)慢光到快光的轉(zhuǎn)

2、換。隨著人們對(duì)光群速調(diào)控現(xiàn)象認(rèn)識(shí)的增加和研究的深入，無(wú)論在開(kāi)發(fā)制作可控光延遲器件、光通訊、信息的存儲(chǔ)和處理等應(yīng)用方面，還是在探討光傳播以及光和物質(zhì)相互作用等基礎(chǔ)理論研究方面，都可帶來(lái)令人欣喜的進(jìn)展。
　　 值得注意的是，目前光群速調(diào)控研究的熱點(diǎn)，已經(jīng)由單純地實(shí)現(xiàn)某種程度的光速減慢和光速加快轉(zhuǎn)移到實(shí)現(xiàn)較大的延遲-帶寬積上面來(lái)。究其原因，主要是考慮到實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題：如果要想實(shí)現(xiàn)大信息量、超高速的信息傳輸、存儲(chǔ)和處理，就需要使用超短脈沖

3、-比如皮秒甚至飛秒脈沖-來(lái)作為信息傳輸?shù)妮d體。由于超短脈沖包含很寬的頻譜范圍，所以對(duì)構(gòu)造寬頻域內(nèi)的光速減慢或加快窗口提出相應(yīng)的要求?！皽p慢-帶寬積”正是這樣一個(gè)描述光速調(diào)控效率的值，正如Q值之于激光諧振腔的重要性。作者水平有限，只能就該問(wèn)題做些粗淺的探究。
　　 本文就微結(jié)構(gòu)、尤其是特殊光柵結(jié)構(gòu)中的色散和光群速調(diào)控做了簡(jiǎn)單的探討，并對(duì)紅寶石晶體中的光速加快進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。下面是本文的主要章節(jié)內(nèi)容：
　　 在第一章分析和介

4、紹了有關(guān)光群速調(diào)控的主要方面，包括：光速研究的發(fā)展，因?yàn)闅v史地看待一個(gè)問(wèn)題能使我們獲得所研究事物的清晰圖象。在經(jīng)典物理框架內(nèi)介紹了光群速的概念和經(jīng)典色散理論，并引入光速調(diào)控的主要物理模型，作為全文研究工作的理論基礎(chǔ)。對(duì)超光速現(xiàn)象引發(fā)的悖論進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討，隨后介紹了幾個(gè)典型的關(guān)于光速加快和光速減慢的實(shí)驗(yàn)成果作為研究的背景。最后指出了光速控制研究在未來(lái)的應(yīng)用前景和仍然存在的一些問(wèn)題。
　　 第二章內(nèi)我們主要介紹了傳輸矩陣法原理，包括

5、它的數(shù)學(xué)形式和推導(dǎo)。并對(duì)傳輸矩陣法處理非均勻光柵的方法和思想進(jìn)行了詳細(xì)描述。最后我們用該方法具體數(shù)值模擬了存在單一缺陷的光柵的光學(xué)性質(zhì)，證明該理論工具的實(shí)用性。
　　 第三章里我們主要引入復(fù)合周期結(jié)構(gòu)的概念，同時(shí)我們具體給出了兩種復(fù)合周期結(jié)構(gòu)形式：余弦函數(shù)復(fù)合周期結(jié)構(gòu)和矩形函數(shù)復(fù)合周期結(jié)構(gòu)。隨后我們通過(guò)數(shù)值模擬證明了兩周期間的比例系數(shù)對(duì)于兩周期結(jié)構(gòu)的透過(guò)率以及光群速控制有很大的作用。我們引入非對(duì)稱機(jī)制并且討論了它對(duì)復(fù)合周期結(jié)構(gòu)的