《基於微納光纖的新型波長轉換技術及其物理機制研究》是依託華南理工大學，由吳俊芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於微納光纖的新型波長轉換技術及其物理機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳俊芳
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全光波長轉換是獲取新光源的重要手段，在光纖通信、量子信息處理、單光子探測、生物醫療診斷等領域具有極為廣泛的套用前景。本項目針對現有的非線性波長轉換技術的局限性，提出了一種基於微納光纖的新型波長轉換技術，通過對微納光纖諧振腔材料折射率的瞬態調製，使得局域於腔內的光子實現絕熱波長轉換。本項目從理論上和實驗上對微納光纖環形諧振腔中的單波長/多波長絕熱轉換特性及其物理機制進行研究，探討脈衝控制光在不同泵浦功率及泵浦時間下對腔內絕熱波長轉換的作用規律，設計出具有較高轉換效率的微納光纖單波長/多波長絕熱轉換系統。本項目的研究不僅有助於加深對這種新型絕熱波長轉換技術深層物理機制的理解，而且對於推動全光波長轉換技術的發展具有重要的意義。
結題摘要
全光波長轉換是獲取新光源的重要手段，在光纖通信、量子信息處理、單光子探測、生物醫療診斷等領域具有極為廣泛的套用前景。本項目針對現有的非線性波長轉換技術的局限性，提出了一種基於高Q值微腔的新型波長轉換技術，藉助高Q值微腔對局域於腔內的泵浦光的多重反射所導致的周期性瞬態相移效應，將諧振腔模激勵並耦合出來，以實現極低功率下的全光波長轉換。本項目從理論上和仿真實驗上對高Q值微腔中的單波長/多波長轉換特性及其物理機制進行研究，探討在光與微腔的相互作用下腔內光子成分的時域及頻域演化規律，設計出具有較高轉換效率和較大轉換頻寬的全光波長轉換系統。所取得的重要成果包括：(1) 建立和完善了連續光激勵下的多模時域耦合模理論及多模諧振理論，提出了一種基於高Q值光子微腔的新型多波長轉換機制，並對這種新機制進行了理論闡述,證實了利用高Q值微腔對局域於腔內的泵浦光的多重反射所導致的周期性瞬態相移效應，將諧振腔模激勵並耦合出來，從而實現極低功率下的全光波長轉換； (2) 設計出高Q值、較大工作頻寬的全光多波長轉換系統，其波長轉換範圍超過200nm，而轉換效率接近100%，並且無需使用非線性光學材料和相位匹配技術，套用前景將十分廣泛；(3) 進一步利用該理論對腔量子電動力學中近來報導的新奇實驗現象--非諧振腔模激發效應（例如Nature, 445:896,2007）的物理機制進行了闡釋，指出該現象可能源於高Q值微腔對局域於腔內的泵浦光的多重反射所導致的周期性瞬態相移效應； (4) 此外，在非互易光傳輸的物理機制方面，提出通過對級聯Fano微腔內多穩態間光子躍遷的精確控制,在較寬的工作頻寬內（超過2nm,是現已報導的其他Fano型光二極體的近百倍）實現信號光的單向高透過率（大於80%）以及較高的正反向傳輸對比度（超過20dB）。這些研究成果在光計算、全光通信等領域具有廣泛的套用前景。本項目的研究不僅有助於加深對基於高Q值微腔的新型波長轉換技術深層物理機制的理解，而且對於推動全光波長轉換技術的發展具有重要的意義。
