基于類EIT效應(yīng)的慢光特性研究.pdf

1、隨著光信息科技的快速發(fā)展，光器件的低功耗、超快非線性響應(yīng)、小尺寸和高度集成化成為未來(lái)全光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)。其中，光緩存和光開(kāi)關(guān)是實(shí)現(xiàn)全光通信的關(guān)鍵技術(shù)。慢光具有極低的群速度，被認(rèn)為是全光通信和量子信息處理技術(shù)中實(shí)現(xiàn)光緩存和光開(kāi)關(guān)功能的最具潛力的應(yīng)用方案。同時(shí)，慢光能夠增強(qiáng)光學(xué)非線性效應(yīng)。當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)慢光的途徑主要有材料色散機(jī)制和結(jié)構(gòu)色散機(jī)制，其中包括：電磁誘導(dǎo)透明（EIT）、相干布居振蕩、受激布里淵散射、耦合諧振誘導(dǎo)透明、等離子體激元誘

2、導(dǎo)透明等等。其中諧振腔邊耦合波導(dǎo)系統(tǒng)中的類EIT現(xiàn)象為實(shí)現(xiàn)超快調(diào)控，大的群延時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)諧范圍，突破延遲-帶寬積限制的慢光提供了嶄新的研究方向。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在硅基光子晶體雙L3腔邊耦合W1波導(dǎo)系統(tǒng)中，研究了一種類EIT效應(yīng)相移倍增效應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)類EIT效應(yīng)的快速調(diào)控，采用響應(yīng)時(shí)間為皮秒量級(jí)的雙光子吸收效應(yīng)誘導(dǎo)的自由載流子等離子色散效應(yīng)調(diào)制機(jī)制。在外加泵浦光作用下，通過(guò)調(diào)諧光子晶體線波導(dǎo)的傳輸相位，類EIT系統(tǒng)的透射譜相

3、移會(huì)隨著線波導(dǎo)的傳輸相位加倍。當(dāng)光子晶體線波導(dǎo)的傳輸相位調(diào)諧0.5π和π相移時(shí)，系統(tǒng)獲得類EIT效應(yīng)透射光譜π和2π相移。因此，我們?cè)诠庾泳w雙L3腔邊耦合W1波導(dǎo)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)類EIT效應(yīng)相移倍增現(xiàn)象。利用該效應(yīng)，泵浦光使波導(dǎo)傳輸相位變化0.5π時(shí)，系統(tǒng)獲得類EIT效應(yīng)透射光譜π相移，所以能夠有效的降低系統(tǒng)獲得π相移的泵浦光功率。通過(guò)時(shí)域有限差分法仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)的類EIT效應(yīng)相移倍增效應(yīng)。⑵在基于GaInP材料光子晶體雙L3腔邊耦合W1波

4、導(dǎo)系統(tǒng)中，研究了一種超快的和動(dòng)態(tài)可調(diào)諧的類EIT效應(yīng)群延時(shí)調(diào)諧機(jī)制。為了實(shí)現(xiàn)類EIT效應(yīng)的超快調(diào)控，采用響應(yīng)時(shí)間為亞皮秒甚至飛秒量級(jí)的光學(xué)Kerr效應(yīng)調(diào)制機(jī)制。通過(guò)采用頻率失諧量調(diào)諧機(jī)制，類EIT系統(tǒng)的群延時(shí)控制在5.88 ps-70.98 ps之間，獲得類EIT效應(yīng)慢光大的調(diào)控范圍；同樣的，通過(guò)采用波導(dǎo)傳輸相位調(diào)諧機(jī)制，類EIT系統(tǒng)的群延時(shí)控制在1.86 ps-12.08 ps之間，可以對(duì)類EIT效應(yīng)慢光進(jìn)行微調(diào)。通過(guò)時(shí)域有限差分法仿

5、真驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果。⑶在基于石墨烯-Ag復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的雙納米盤(pán)腔邊耦合表面等離子體激元波導(dǎo)系統(tǒng)中，研究了低功耗、超快的和動(dòng)態(tài)可調(diào)諧的等離子體類EIT效應(yīng)及慢光特性。采用光學(xué)Kerr效應(yīng)調(diào)制機(jī)制實(shí)現(xiàn)超快調(diào)控。通過(guò)動(dòng)態(tài)的調(diào)控等離子體激元波導(dǎo)的傳輸相移，當(dāng)泵浦光強(qiáng)為5.85MW/cm2時(shí)，類EIT系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)透射光譜π相移，由于基于石墨烯-Ag復(fù)合材料結(jié)構(gòu)等離子體激元波導(dǎo)具有大的等效光學(xué)Kerr非線性系數(shù)，以及表面等離子體激元局域光場(chǎng)和等離