缺陷態(tài)光子晶格光學(xué)特性的研究.pdf

1、光纖通訊的實(shí)施開(kāi)辟了以光子為載體的信息傳遞時(shí)代?？刂乒庾恿鲃?dòng)的材料——光學(xué)半導(dǎo)體的研究成為了光子器件發(fā)展的瓶頸。自1987年，E.Yablonovitch提出光子晶體的概念以來(lái)，光子在周期性介電結(jié)構(gòu)中傳播的行為受到各國(guó)科研人員的關(guān)注。這種周期性介電結(jié)構(gòu)材料稱為光子晶體或光子晶格。但是完美的光子晶格存在光子帶隙，從應(yīng)用的角度來(lái)講，只有帶有缺陷的光子晶格才具備操控光子的能力。缺陷晶格的構(gòu)造與研究是實(shí)現(xiàn)全光子集成器件的重要課題。目前，國(guó)內(nèi)外研

2、究機(jī)構(gòu)對(duì)缺陷態(tài)光子晶格的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多理論性研究，但是實(shí)驗(yàn)研究卻很少，其主要原因是構(gòu)造缺陷晶格比較困難。而光誘導(dǎo)的方法為缺陷態(tài)光子晶格的構(gòu)造開(kāi)辟了一條嶄新的道路。
　　 本文主要研究采用兩種新的方法——交叉相位法和片光法，在光折變晶體摻鐵鈮酸鋰(LiNbO3∶Fe)中誘導(dǎo)帶有不同缺陷的光子晶格，并對(duì)其控光的能力進(jìn)行了研究，所完成的主要工作如下：
　　 1.采用交叉相位法，在LiNbO3∶Fe晶體中制作了帶有不同微米量級(jí)線

3、缺陷的二維光折變光子晶格。該方法的優(yōu)點(diǎn)是光路易于組建，所制作的線缺陷細(xì)銳且可以消除衍射干擾。研究了線缺陷的寬窄、方向以及線缺陷之間的晶格數(shù)對(duì)缺陷控光能力的影響；觀測(cè)了不同角度探測(cè)光的缺陷模位置，發(fā)現(xiàn)其缺陷模具有一定的寬度且位置可以在帶隙中移動(dòng)，并分別從實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算上得到了本實(shí)驗(yàn)條件下缺陷模的寬度，實(shí)驗(yàn)與理論吻合得很好；從穩(wěn)態(tài)Kukhtarev方程組和雙光束耦合理論出發(fā)，數(shù)值模擬了線缺陷光子晶格中的光強(qiáng)分布和折射率分布。
　　

4、2.采用片光法，利用柱透鏡整形出來(lái)的片狀光束成功地在LiNbO3∶Fe晶體中制作了單一線缺陷寬度為40μm的二維缺陷態(tài)光子晶格；分析和討論誘導(dǎo)時(shí)間、寫(xiě)入光強(qiáng)比、掩膜孔間距和探測(cè)光頻率對(duì)缺陷態(tài)晶格的光學(xué)特性的影響，找到了最佳實(shí)驗(yàn)條件；通過(guò)理論計(jì)算，對(duì)單一線缺陷光子晶格進(jìn)行了數(shù)值模擬，實(shí)驗(yàn)與理論相吻合。
　　 3.首次提出在光折變晶體中制作網(wǎng)狀缺陷光子晶格的方法，并成功地在LiNbO3∶Fe晶體中制作了二維網(wǎng)狀缺陷光子晶格，且在缺陷