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光学学报 2009年第12期29卷 3452-3457页

作者：崔俊杰杨立森张宝光陈宝东付存宝何冬梅内蒙古师范大学物理与电子信息学院内蒙古呼和浩特010022

利用交叉相位法采用波长为532nm激光在自散焦光折变晶体LiNbO2：Fe中成功地制作了带有线缺陷的二维光折变光子晶格，晶格周期为12．8μm×12．8μm，线缺陷宽度为32．6μm。对其晶格线缺陷局域光的特性进行了详细的实验观测和初步的理... 详细信息

利用交叉相位法采用波长为532nm激光在自散焦光折变晶体LiNbO2：Fe中成功地制作了带有线缺陷的二维光折变光子晶格，晶格周期为12．8μm×12．8μm，线缺陷宽度为32．6μm。对其晶格线缺陷局域光的特性进行了详细的实验观测和初步的理论研究。实验结果表明，在折射率变化量仅有10^-3～10^-3的LiNbO3：Fe晶体中，由于光折变光子晶格的存在，以及晶格带隙的作用，负折射率的线缺陷具有局域光和导光的作用。实验结果说明：在LiNbO3：Fe中写入带有线缺陷的二维光折变光子晶格并把光波局域在缺陷内部是完全可行的。利用此性质，可以制作类似于光子晶体光纤的光学元件，对光通信的发展是非常重要的。

关键词：光折变光子晶格局域交叉相位法线缺陷

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缺陷态光折变光子晶格的制作

缺陷态光折变光子晶格的制作

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作者：付存宝内蒙古师范大学

学位级别：硕士

光子晶格是介电结构在空间尺度上的周期性光学微结构,它的周期是光波长数量级的,其主要的特性是存在光子带隙。但具有完整周期性的光子晶格不能有效控制光子在其中的传播行为,只有带有缺陷的光子晶格才可以更有效地控制在其中传播的光... 详细信息

光子晶格是介电结构在空间尺度上的周期性光学微结构,它的周期是光波长数量级的,其主要的特性是存在光子带隙。但具有完整周期性的光子晶格不能有效控制光子在其中的传播行为,只有带有缺陷的光子晶格才可以更有效地控制在其中传播的光子的行为。对于各种缺陷态光子晶格的制作方法成为光子器件发展的主要瓶颈。近年来,由于光辐照技术的快速发展,用光感应方法制作各种形态的光子晶格成为可能,其中利用光折变效应制作光折变光子晶格被认为是目前研究光子晶格的最佳的实验方法,它具有实时、快速、材料可循环使用、缺陷和晶格可同时植入等优点。缺陷的植入给光子晶格的应用带来了无限生机。带有缺陷的光子晶格具有导光和操控光的能力,当信号光的缺陷模落在晶格带隙内时,信号光将被局域在缺陷位置或沿缺陷传播。因此,研究构造缺陷态光折变光子晶格及其带结构对光子晶格的应用和发展具有十分重要的意义。本论文主要是:利用片光法和交叉相位法在铌酸锂晶体中制作了带有线状缺陷和点状缺陷的二维光折变光子晶格,从实验和理论的角度分析和研究了缺陷态光折变光子晶格中操控光的实验形成条件和理论形成原因;实验上观察了近红外光光折变的现象,并在理论上对红外光折变机理进行研究和分析。所完成的主要工作如下:1.片光法构造缺陷态光子晶格:利用此方法成功的在掺铁铌酸锂晶体中制作了微米量级的线缺陷光折变光子晶格。此方法的优点是装置简单,容易调节,只需旋转圆柱透镜,就可以制作出和光轴方向不同的各种线状缺陷光子晶格。缺点是经圆柱透镜形成的片光具有发散性,不能制作小数量级的缺陷,并且实验中只能使用薄晶体。在理论上对四孔掩膜和圆柱透镜进行数学分析,模拟出了带有线状缺陷的光子晶格。2.交叉相位法构造点状缺陷态光子晶格:在交叉相位法的基础上,改变缺陷掩膜,将两束写入光叠加到晶体的同一个点上,在晶体中成功地写入了带有点状缺陷的二维光折变光子晶格。此方法的优点是缺陷光是不发散的,只需变换掩膜就可以得到不同类型的光子晶格,缺点是装置复杂,不易调节。分析了不同实验条件对点线缺陷光子晶格对光波的操控能力影响。通过数学推导,在理论上模拟了掩膜的空间光强分布,发现实验和理论符合的很好。3.近红外光折变的机理研究:在实验中利用近红外弱光聚焦后辐照在掺铟铁铌酸锂晶体中,观察到了晶体的光折变效应,并进一步分析和研究得出:掺铟铁铌酸锂晶体的红外光折变效应是由倍频光激发的,全新的解释了这种现象形成的机理,通过实验和理论模拟了晶体折射率的变化。

关键词：光子晶格缺陷片光法交叉相位法局域近红外光

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缺陷态光子晶格光学特性的研究

缺陷态光子晶格光学特性的研究

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作者：何冬梅内蒙古师范大学

学位级别：硕士

光纤通讯的实施开辟了以光子为载体的信息传递时代。控制光子流动的材料——光学半导体的研究成为了光子器件发展的瓶颈。自1987年,***提出光子晶体的概念以来,光子在周期性介电结构中传播的行为受到各国科研人员的关注。这种周期性介... 详细信息

光纤通讯的实施开辟了以光子为载体的信息传递时代。控制光子流动的材料——光学半导体的研究成为了光子器件发展的瓶颈。自1987年,***提出光子晶体的概念以来,光子在周期性介电结构中传播的行为受到各国科研人员的关注。这种周期性介电结构材料称为光子晶体或光子晶格。但是完美的光子晶格存在光子带隙,从应用的角度来讲,只有带有缺陷的光子晶格才具备操控光子的能力。缺陷晶格的构造与研究是实现全光子集成器件的重要课题。目前,国内外研究机构对缺陷态光子晶格的结构进行了许多理论性研究,但是实验研究却很少,其主要原因是构造缺陷晶格比较困难。而光诱导的方法为缺陷态光子晶格的构造开辟了一条崭新的道路。本文主要研究采用两种新的方法——交叉相位法和片光法,在光折变晶体掺铁铌酸锂(LiNbO3:Fe)中诱导带有不同缺陷的光子晶格,并对其控光的能力进行了研究,所完成的主要工作如下:1.采用交叉相位法,在LiNbO3:Fe晶体中制作了带有不同微米量级线缺陷的二维光折变光子晶格。该方法的优点是光路易于组建,所制作的线缺陷细锐且可以消除衍射干扰。研究了线缺陷的宽窄、方向以及线缺陷之间的晶格数对缺陷控光能力的影响;观测了不同角度探测光的缺陷模位置,发现其缺陷模具有一定的宽度且位置可以在带隙中移动,并分别从实验和理论计算上得到了本实验条件下缺陷模的宽度,实验与理论吻合得很好;从稳态Kukhtarev方程组和双光束耦合理论出发,数值模拟了线缺陷光子晶格中的光强分布和折射率分布。2.采用片光法,利用柱透镜整形出来的片状光束成功地在LiNbO3:Fe晶体中制作了单一线缺陷宽度为40μm的二维缺陷态光子晶格;分析和讨论诱导时间、写入光强比、掩膜孔间距和探测光频率对缺陷态晶格的光学特性的影响,找到了最佳实验条件;通过理论计算,对单一线缺陷光子晶格进行了数值模拟,实验与理论相吻合。3.首次提出在光折变晶体中制作网状缺陷光子晶格的方法,并成功地在LiNbO3:Fe晶体中制作了二维网状缺陷光子晶格,且在缺陷中观察到了局域现象和叠加增强现象;为了得到最佳实验效果,从理论和实验两方面分析了影响缺陷写入的实验条件;通过理论计算,数值模拟了网状缺陷光子晶格的光强分布,实验与理论相吻合,从而证实了该方法的可行性,这对集成光路及光计算机的研制有积极的作用。

关键词：光子晶格缺陷态光折变晶体交叉相位法网状缺陷

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二维网状光折变光子晶格的构造与研究

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信息记录材料 2010年第3期11卷 20-24页

作者：何冬梅杨立森付存宝张宝光张兰根张印内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022

利用交叉相位法,辐照两个带有15个孔相互正交的振幅掩膜,成功地在LiNbO3∶Fe晶体中构造了二维网状光折变光子晶格。分析了掩模孔间距、写入时间及入射角度等实验条件对写入光子晶格的影响。分别推导了两个掩膜的空间电磁场分布并在理论... 详细信息

利用交叉相位法,辐照两个带有15个孔相互正交的振幅掩膜,成功地在LiNbO3∶Fe晶体中构造了二维网状光折变光子晶格。分析了掩模孔间距、写入时间及入射角度等实验条件对写入光子晶格的影响。分别推导了两个掩膜的空间电磁场分布并在理论上进行了叠加和数值模拟,结果和实验符合的很好,这对光子晶格的应用和研究有一定的意义。

关键词：交叉相位法 LN晶体网状光子晶格

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二维光折变缺陷光子晶格的制作

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信息记录材料 2008年第4期9卷 23-25页

作者：崔俊杰杨立森陈宝东张宝光内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022

研究了一种制作缺陷光子晶格的新方法,即交叉相位法。利用此方法,成功地在(2+1)维12μm×12μm的光子晶格中构造了微米量级的线缺陷和点缺陷,验证了此方法在构造缺陷光子品格的可行性和优越性。

关键词：交叉相位法 LiNbO3 Fe晶体光子晶格缺陷

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