缺陷光子晶格中的光動力學研究

《缺陷光子晶格中的光動力學研究》是依託南開大學,由樓慈波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:缺陷光子晶格中的光動力學研究
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:樓慈波
  • 依託單位:南開大學
中文摘要,結題摘要,

中文摘要

光在具有空間帶隙結構的周期性光子晶格中傳播的時候,表現出與在相應均勻介質中截然不同的特異動力學行為,如離散衍射、空間離散和帶隙孤子等,近年來引起國際上廣泛而深入的關注。國際上包括我們在內的多個科研小組對均勻光子晶格的製備以及光在其中傳播的線形和非線性動力學過程已有了全面的研究、認識和報導。如何將這些研究成果轉化成有價值的套用,使得光子晶格如同光子晶體那樣在全光功能器件表現出巨大的套用潛力就成為我們下一步需要解決的問題。由於均勻完整的光子晶格對光的操控手段畢竟有限,因此在本項目中我們考慮將缺陷引入到光子晶格體系中,結合前期利用布拉格反射線性光子晶格缺陷導波的工作基礎;圍繞光在光子晶格缺陷中的非線性傳播、缺陷與側入射光束相互作用、缺陷與缺陷間耦合等物理過程展開研究;發現新現象,解釋新機制,同時為光子晶格材料在光通訊及信號處理等方面的套用打下良好的基礎。

結題摘要

由於特殊的空間帶隙結構決定了周期光子晶格具備相應均勻介質所不能擁有的新穎的光學行為。近年來,光子晶格在微納光學、非線性光學、凝聚態光學等領域引起國際上廣泛而深入的研究。我們結合自身在這方面一些前期的工作基礎,瞄準缺陷光子晶格這個方向,在這三年中取得以下研究結果: (1)成功搭建實時缺陷深度可調的一維和二維光子晶格的製備系統。這為我們接下來的研究提供了堅實的實驗平台。 (2)研究渦旋態依賴於缺陷深度的傳播行為。發現有在一定缺陷深度範圍內才支持渦旋態的傳輸。不僅為渦旋態穩定傳輸提供更多的手段,同時還拓寬了人們對帶隙結構的深入認識。 (3)觀測到缺陷態反對稱模式的非線性對稱破缺。我們的研究發現當缺陷耦合常數大於正常陣列耦合常數的時候,非線性反對稱模存在能量閾值效應的對稱破缺。 (4)研究發現非線性波在一維和二維光子晶格中基於角度閾值的類光開關效應。當非線性波在鄰居缺陷入射並逐漸加大入射角過程中,以缺陷為界其表現出從反射到投射的轉變。為非線性控光又提供了另一種可能的方案。 (5)發現非對稱三缺陷光子晶格的類光二極體效應。巧妙的設計三缺陷的耦合參數,實現能量從一側缺陷向另一側缺陷單向耦合。在複雜環境的的光互動方面存在套用性。 基於以上及其他一些相關工作,三年中我們課題組在本項目的資助下總計發表7篇論文,其中Applied Physics Letters、Optics Express和Physical Review A各1篇,Optics Letters 4篇。期間畢業博士1人、碩士1人。項目負責人在此期間入選教育部新世紀優秀人才支持計畫。

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