含时非线性作用下光子学介观结构体系中光波调控的研究

近些年来，利用稳态非线性作用和光子学介观结构体系调节、控制光波的传输行为已经成为光学领域的热门课题之一。而如何实时动态地反映光波在介观结构体系中的动力学规律在学术领域和在应用领域都是当前亟待解决的国际课题之一。本项目拟利用含时非线性作用和光子学介观结构体系，以含时间非线性薛定谔方程和带隙理论为基础，将采用光感应法制作的介观光子学结构体系和高温钛扩散工艺制作的波导结构体系作为研究平台，通过理论模拟和实验观察研究光波在含时非线性作用下光子学介观结构体系中线性和非线性动力学传输规律，其研究结果将有助于加深人们对光波在光子学介观结构体系中动力学规律的理解和在介观尺度下控操光波方法和手段的认识，为实现新型介观光子学器件打下基础，在光传感、光通信、光探测和光互连等领域有潜在的应用价值。

利用非线性光子学介观结构体系调节、控制光波的传输行是光学领域的热门课题之一。本项目以含时非线性作用和光子学介观结构体系中的光波为研究对象，以含时间非线性薛定谔方程和带输运模型、模式理论为基础，采用理论模拟和实验观察研究的方法，研究发现，1）在光生伏打效应、热释电效应共同作用下，铌酸锂晶体的自散焦非线性作用可以被抑制，并且在热光效应下光波可以发生沿着负c轴的偏折传输现象；光波导阵列可以增强光波的偏折效果；在以上三种非线性效应共同作用下，光波可以在一维光感应光子晶格中形成偏折的自聚焦分立孤子。2）光波在双曲正割或矩形函数间距调制型光子晶格中发生无反射传输或者被线性局域。3）理论分析和数值模拟研究了光波在线性变间距光学波导阵列中的非对称透射现象。研究发现只要变间距结构体系两侧均匀区域晶格周期确定，整个系统的透过率对比度不会发生变化。变间距区域的层数变化只会影响光波在该系统中的分布细节，不会改变透过率对比度的数值。透过率对比度取决于变间距区域与两侧均匀波导阵列边界处的耦合强度。4）瓦尼尔-斯塔克光在传输过程中，其两侧外瓣部分光将向横向相反反向加速，这种加速现象必须有相应的晶格支持。在高的非线性作用下，瓦尼尔-斯塔克光将发生形变。本项目研究丰富了人们对光波在多种非线性效应共同作用下，在体介质和晶格中传输行为的理解和认识；同时也加深了人们对利用调制型光子晶格调控光波传输行为的认识。