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红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 293-299页

作者：孙嘉浩程如敏郭凯尹金德卿笃安李玲闫培光深圳大学物理与光电工程学院深圳市激光工程重点实验室广东深圳518060 军事科学院系统工程研究院北京100141 深圳市诺安智能股份有限公司广东深圳518107

提出一种低厚度氮化硅-蓝宝石-氮化硅夹层波导结构。利用其色散波辐射现象和中红外相位匹配条件,结合波导脉冲传输模型,讨论了夹层波导不同物理尺寸对相位匹配点和光谱展宽的影响,数值模拟获得了0.5~4μm的超连续谱展宽,并且在-40 dB水... 详细信息

提出一种低厚度氮化硅-蓝宝石-氮化硅夹层波导结构。利用其色散波辐射现象和中红外相位匹配条件,结合波导脉冲传输模型,讨论了夹层波导不同物理尺寸对相位匹配点和光谱展宽的影响,数值模拟获得了0.5~4μm的超连续谱展宽,并且在-40 dB水平下具有更远中红外色散波产生。通过该模型,详细解释了非线性波导脉冲传输的潜在机制。理论模型分析表明,通过优化氮化硅及蓝宝石夹层的物理尺寸,进而改变相位匹配条件,可以在较宽的波长范围内控制色散波的位置。

关键词：非线性光学超连续谱中红外色散工程氮化硅

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全向匹配透明隐形材料设计研究

全向匹配透明隐形材料设计研究

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作者：李冉浙江大学

学位级别：硕士

隐形技术因其独特的应用前景,几十年来一直吸引着较多的关注。本文研究可实现全向匹配透明的隐形介质。首先,本文介绍了本构参数、Drude-Lorentz色散和人工媒质的色散,证明可以通过精确色散工程实现具有可独立控制的电和磁共振的空气状... 详细信息

隐形技术因其独特的应用前景,几十年来一直吸引着较多的关注。本文研究可实现全向匹配透明的隐形介质。首先,本文介绍了本构参数、Drude-Lorentz色散和人工媒质的色散,证明可以通过精确色散工程实现具有可独立控制的电和磁共振的空气状的固态材料。通过构造远大于原子尺度的亚波长谐振单元,可以将吸收谐振降低到较低频率,从而在这些频段上获得自然媒质本身所不具有的电磁特性。其次,本文构造了全向匹配透明隐形单元结构。该单元由电介质和金属结构组成,可以实现对媒质等效介电常数和磁导率的双重调控。通过全波仿真验证了全向匹配透明隐形单元在工作频率下具有全向不可见性和透明性,且在宏观上表现出类似于空气的电磁响应。最后,本文通过3D雕塑技术,利用全向匹配透明隐形单元制造了电大尺寸的飞机状样品进行实验验证。通过全波仿真和实验测量,验证了其全向透明隐形的特性,证明由松散或密集排列的透明隐形单元组成的任意大小和形状的复合材料,在自由空间中均显示出完美的二维全向透明。本文构造的全向匹配透明隐形材料可用于改善系统的机械稳定性和导电性,而不会干扰其电磁设计。这种方法还可以直接扩展到从微波到太赫兹范围的更高频率,从而激发一些新的应用。

关键词：全向匹配透明隐形人工媒质色散工程

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宽带低色散慢光光子晶体波导孤子压缩器优化设计研究

宽带低色散慢光光子晶体波导孤子压缩器优化设计研究

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作者：付美城国防科学技术大学

学位级别：硕士

近年来,硅基光子晶体波导由于具有CMOS兼容性、独特的光场局域能力以及非线性慢光增强效应等特点而受到广泛关注,研究表明其在片上光通信、光互连、光计算等方面具有广阔的应用前景。超短激光脉冲由于其极小的脉冲时间宽度,在高速光通... 详细信息

近年来,硅基光子晶体波导由于具有CMOS兼容性、独特的光场局域能力以及非线性慢光增强效应等特点而受到广泛关注,研究表明其在片上光通信、光互连、光计算等方面具有广阔的应用前景。超短激光脉冲由于其极小的脉冲时间宽度,在高速光通信、光互连等方面具有显著优势。因此,结合超短激光脉冲和硅基光子晶体波导的优势在片上集成硅光子器件的开发方面具有重要的价值。但是,由于超短激光脉冲的宽带特性,而普通的硅基光子晶体波导的色散极高,为了避免超短激光脉冲被色散急剧展宽而造成破坏,需要对光子晶体波导进行色散工程。面向硅基光子晶体波导超短激光脉冲压缩,本文设计了一种新型的宽带低色散慢光皮秒孤子压缩器和一种极大带宽低色散慢光飞秒孤子压缩器。并对其中的超短脉冲传输特性进行了分析,进而形成优化设计方案。主要内容包括:1、针对现阶段皮秒孤子压缩器工作带宽有限这一不足,在普通W1型硅基光子晶体波导基础上,提出了一种对光子晶体波导色散进行精细调节的方法,并设计了一种新型的群折射率约为35,带宽约为10nm,全反常群速度色散的皮秒孤子压缩器。面向皮秒激光脉冲压缩器需求,所设计的皮秒孤子压缩器在工作带宽内具有较为稳定的压缩因子。特别地,对于中心波长为1550nm的皮秒激光脉冲,压缩因子达到6。2、针对飞秒激光脉冲峰值功率高,带宽大的特点,本文分析了高阶色散及高阶非线性效应对飞秒激光脉冲传输特性的影响。提出了一种极大带宽低色散慢光飞秒孤子压缩器的设计方法,通过对光子晶体波导的第二行空气孔半径和位置进行优化,得到了一种带宽达35nm以上,群折射率达10的极大带宽飞秒孤子压缩器。分析表明该压缩器能在波导长度小于100μm的情况下实现飞秒激光脉冲压缩。特别地,对于入射脉宽为200fs的飞秒激光脉冲,波导长度为20μm的飞秒孤子压缩器能够提供的压缩因子达到2。针对超短激光脉冲压缩器的应用需求和超短激光脉冲的主要特点,压缩器设计首先要满足其低色散带宽的需求。本文通过对光子晶体波导色散特性的研究,针对性的提出了全反常群速度色散的光子晶体波导皮秒孤子压缩器和具有极低色散的飞秒脉冲孤子压缩器设计方法。相关研究成果对硅基光子晶体波导中超短脉冲的传输特性研究和调控,特别是压缩器的设计实现具有一定的参考价值。

关键词：硅光子晶体波导低色散超短脉冲非线性光学孤子压缩色散工程

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