多聯通光子晶體網路的光頻梳及強局域特性研究

《多聯通光子晶體網路的光頻梳及強局域特性研究》是依託華南師範大學，由楊湘波擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多聯通光子晶體網路的光頻梳及強局域特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊湘波
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

研究多聯通光子晶體網路的光頻梳及局域性質：.一、利用廣義布洛赫定理，結合網路方程，研究不同維度的多聯通光子晶體網路的頻帶結構與波導聯通數目、波導長度配比和網路基元的依賴關係；.二、研究多聯通光子晶體網路從寬禁帶中央產生窄通帶光頻梳的條件，揭示構成光頻梳的窄通帶的寬度、中心位置、間距和數目的調控規律；.三、探索不同構型、不同連線方式、不同缺陷態構型的多聯通光子晶體網路的光強和布拉格衰減長度隨光頻的分布特徵，探索具有強局域效應的窄通帶及其對應的網路結構。.這將為設計特定頻譜需求的多聯通光子晶體網路結構，設計高靈敏的光學開關、光學窄帶濾波器、全光器件等提供理論指導。

結題摘要

光子晶體自從被提出之後一直引起人們的極大興趣和廣泛關注。由於光子晶體的晶格周期在光波的波長尺度，工作波長越短，光子晶體的特徵尺度就越小，製作就越困難，特別是三維結構的光子晶體。由一維波導組成的周期光子晶體網路由於其結構上的靈活性，使其在實驗上相對容易實現；並且，在系統內的不同位置可測量出光波的相位和振幅，從而給光子晶體的實驗研究帶來很大方便。因此，周期光子晶體網路倍受人們關注。 與周期光子晶體網路和光子晶體相比，多聯通光子晶體網路可形成周期光子晶體網路和光子晶體結構所不允許的對稱性，導致在一定的頻率範圍內光波產生寬度、位置和數目都可調的有趣光頻梳現象，在設計光學開關、光學窄帶濾波器、密集波分復用器等方面具有重要套用價值。 與周期光子晶體網路和光子晶體相比，多聯通光子晶體網路具有多種不同的局域結構，可以方便地設定多種缺陷態構型，使光波在其中的傳播比在周期光子晶體網路和光子晶體中的傳播產生更豐富的物理現象。 本項目主要研究多聯通光子晶體網路的光頻梳及強局域性質。首先，我們研究了多聯通光子晶體網路的頻帶結構與波導聯通數目、波導長度配比和網路基元之間的調控關係，獲得了一系列關於光子頻帶數目、位置、和寬度的解析公式，這為光頻梳的研究奠定了基礎，將為人們設計多種光學開關、光學寬度濾波器、光學窄帶濾波器等等全光器件提供了理論指導。其次，我們研究了多聯通光子晶體網路產生的光頻梳的一般性質，尤其是得出了滿足光通信要求精度的光頻梳寬度、中心位置、間距和數目的定量規律，為人們設計新的低成本密集波分復用器提供了理論指導。最後，我們研究了不同構型和不同連線方式多聯通光子晶體網路的局域性質，設計了多種可產生中心帶隙率超過70%的巨大光子帶隙、局域深度超過10-100的強局域帶隙的多聯通光子晶體網路，這為設計寬頻隙、強局域的光學器件提供了新的選擇方案。我們還設計了具有極強光子局域效應的多聯通光子缺陷光子晶體網路，研究發現當缺陷處於網路中心位置時，以極窄通帶頻率入射的電磁波，其光子局域強度在網路缺陷附近可達到入射光強的108倍以上，這個有趣的性質可用於開發性能優異的光子能量積聚器。 總之，本項目對多聯通光子晶體網路光學性質的研究揭示出了一些周期光子晶體網路和光子晶體所不具有的新的物理現象和規律，對完善和發展光子晶體、尤其是光子晶體網路方面的物理理論，具有一定的理論和實際意義。