光子晶体波导中慢光的实现

首先指出实现慢光的两种不同途径--改变材料色散和波导结构色散,并对利用结构色散产生慢光的光子晶体波导的原理、结构和特征作了说明.然后综述了目前光子晶体波导中产生慢光的新型结构和方法:啁啾结构、耦合结构和优化参数方法,并对它们做了比较.最后简要说明了慢光的研究意义和发展前景.     

光子晶体慢光波导色散曲线的FDTD计算

首先介绍了光子晶体的原理,以及光子晶体波导在现代光通信中的应用.设计了一种新型的光子晶体慢光波导结构,基于麦克斯韦方程利用有限时域差分法对光子晶体慢光波导的色散关系进行分析,并利用FDTD进行仿真验证.     

不同介电常数材料光子晶体慢光特性研究

在研究光子晶体慢光波导中,能带结构和色散特性是两个最重要的问题.采用平面波展开法及相关的数学理论推导,研究不同的介电常数材料对光子晶体线缺陷波导中慢光传播性质的影响,对二维线缺陷光子晶体慢光特性进行模拟和计算.仿真结果显示:随着材料介电常数的增大,慢光波导的相对禁带宽度增加,缺陷模式导光频率降低,群速度减小.因此,选择...     

光子晶体波导慢光技术

介绍了光子晶体波导中慢光产生的基本原理,指出目前慢光传输的主要测量手段及热点研究问题,对三种常见的光子晶体波导优化结构进行了简单介绍.     

基于方形孔线缺陷的新型光子晶体零色散慢光结构研究

为了获得最优化的光子晶体零色散慢光结构,在传统的光子晶体线缺陷波导结构的基础上,进一步在线缺陷上下两侧各引入了两排方形空气孔,并进一步优化了这两排方形孔的结构参数。通过平面波展开法(PWE)与时域有限差分法(FDTD)进行数值分析表明,这种新型结构的光子晶体波导能够在中心波长1550 nm处实现带宽为8.34 nm、平均群折射率为61、群速度色散(GVD)为104量级的理想宽带慢光。     

基于光子晶体慢光实现光缓存

慢光技术是实现全光网络中光缓存器件的关键技术,为了实现具有较低群速度、较大带宽的慢光,设计了一种基于二维正方晶格介质柱旋转-45°形成线缺陷的新型波导结构,实现了慢光传输并将其应用于光缓存技术中。通过改变介质柱的半径和波导宽度可进一步优化慢光性能,利用基于超晶胞的平面波展开法进行计算仿真,得到缺陷模的色散曲线,并详细分析了光在波导中的传输群速度和群速度色散的性质,实现了最大群速度仅为0.007 89c(c为光在真空中的传播速度),并且群速度色散在-106~106 ps2/km范围内。将所设计的长度为1mm的光子晶体结构应用到光缓存中,可以实现的最大缓存时间为2.778ps,最大缓存容量达145.98bit。     

基于光子晶体慢光实现光缓存北大核心

慢光技术是实现全光网络中光缓存器件的关键技术,为了实现具有较低群速度、较大带宽的慢光,设计了一种基于二维正方晶格介质柱旋转-45°形成线缺陷的新型波导结构,实现了慢光传输并将其应用于光缓存技术中。通过改变介质柱的半径和波导宽度可进一步优化慢光性能,利用基于超晶胞的平面波展开法进行计算仿真,得到缺陷模的色散曲线,并详细分析了光在波导中的传输群速度和群速度色散的性质,实现了最大群速度仅为0.007 89c（c为光在真空中的传播速度）,并且群速度色散在-106~106 ps2/km范围内。将所设计的长度为1mm的光子晶体结构应用到光缓存中,可以实现的最大缓存时间为2.778ps,最大缓存容量达145.98bit。     

一维光子晶体慢光波导的FDTD研究

设计了一种新型一维光子晶体慢光波导结构。在常规波导一侧进行了特殊的设计,使波导具有周期性结构,从而具有特殊的色散关系,获得慢光效应。基于麦克斯韦方程利用平面波展开法对光子晶体慢光波导的色散关系进行了分析,获得了波导模以及相应的慢光频率。并利用时域有限差分法（FDTD）对脉冲在波导的传播进行了时域上的模拟,对慢光效应进行验证。     

二维三角晶格介质柱光子晶体线缺陷波导慢光研究

以二维三角晶格介质柱光子晶体线缺陷波导为研究对象,通过平面波展开(PWE)法对光在波导中传输时的慢光特性进行了仿真分析,发现光子晶体的填充因子以及线缺陷中的柱子半径大小决定了慢光导模在光子带隙中的传输特性.随着填充因子的增大,光子晶体波导的导模群速度迅速减小.缺陷柱的半径大小对导模群速度的影响要强于填充比.通过调整填充因子和缺陷柱半径,得到了导模群速度小于0.01c的波导结构.结合慢光导模的群速度色散(GVD)特性分析,发现极慢光区域的GVD值位于105～106量级,能够保证光的高效传输.     

神奇的慢光

在经典光概念的基础上,给出了通信中很有用的新概念--慢光.着重介绍了慢光的基本原理和国内外研究者在得到慢光时采用的主要方法、所遇到的难题、如何优化慢光等.同时,介绍了目前国内外在慢光应用方面的研发进展和慢光的发展前景.     

Flatband Slow Light in Asymmetric Line-Defect Photonic Crystal Waveguide Featuring Low Group Velocity and Dispersion

In this paper, an asymmetric photonic crystal (PC) waveguide is proposed for slow light transmission. A row of air holes is removed to form a line-defect waveguide, and the lateral symmetry of the waveguide is broken by shifting the holes in the PC cladding on one side along the waveguide axis. Two structural parameters are carefully adjusted: the amount of shift compared with the array of holes in the cladding on the other side, and the radius of the holes closest to the waveguide core in the shifted PC cladding. In the asymmetric waveguide, it is possible to obtain flat band modes with low group velocity (c/50) and low dispersion (on the order of 10⁴ ps²/km) over a signal bandwidth of 40 GHz. The delay-bandwidth product (DBP) of the proposed slow-light device is analyzed and compared with the DBP of the PC waveguides reported in literatures. We find that our structure yields a significant increase in DBP, and improves the effective bandwidth in which we can obtain slow modes with both low group velocity and vanishing dispersion.     

Defect Bragg Fiber With Low Loss for Broadband and Zero Dispersion Slow Light

Narrow bandwidth and large group velocity (v_g) dispersion are two fatal limitations of slow light in Bragg fibers. In this paper, by introducing a well-designed defect layer into the cladding of the Bragg fiber, the modal characteristics are modified by the coupling between the core mode and the defect mode. The defect location mainly determines the coupling strength and, thus, exerts a strong influence on v_g and dispersion. The defect thickness mainly determines the resonant wavelength of the defect waveguide and, thus, the wavelength where the modal coupling takes place. Consequently, the two limitations of the slow-light propagation in the Bragg fiber are overcome through proper optimization of the defect parameters. Around 1550 nm, a slow-light bandwidth up to 90 nm is achieved at an average v_g of c/5 (c is the light velocity in a vacuum) under N = 2, whereas an average v_g of c/10 is achieved with a bandwidth of 20 nm under N = 5. On the other hand, the slow-light propagation of v_g = 0.074c with both zero dispersion and zero dispersion slope is achieved, which is able to support applications requiring a subterahertz bandwidth of optical pulse. All of the fiber designs ensure sufficient low losses and good optical field distribution. The results are helpful in developing various Bragg-fiber-based slow-light devices.     

展宽器群速度色散的几何光学方法分析

利用几何光学的方法分析推导了啁啾脉冲放大技术中几种典型光栅展宽器的群速度色散 ,给出了解析表达式。结果与Martinez用Fresnel Kirchhoff积分方法获得的群速度色散一致。     

PCF中群速度失配和高阶色散对孤子自俘获的影响

基于分步傅里叶方法,仿真研究了光子晶体光纤(PCF)在反常色散区的群速度失配因子δ、高阶色散(主要是三阶色散)对孤子自俘获效应的影响.研究结果表明:随着群速度失配δ的增大,两偏振分量的平均振幅差值也增大,孤子自俘获效应变差;三阶色散量增大时,孤子自俘获效应变差.因此,只有选择合适的特性参数值才可以得到比较好的孤子自俘获效应,此特点可用于实现光开关等光信号处理功能器件.     

MIM波导结构中的等离激元诱导透明和慢光效应

基于金属/介质/金属(MIM)波导,提出了一种两侧含有双环、四环谐振腔的等离激元波导滤波结构,采用电磁仿真计算了其电磁传输特性,通过场分布分析了透射谱中通带和谷值产生的物理机理。仿真结果表明该结构可实现等离激元诱导透明(PIT),通过改变谐振腔的有效半径,可调节PIT窗口的位置、带宽和慢光效应。计算结果显示在双环和四环谐振结构的PIT窗口,可以实现0.148和0.358ps的信号延迟。这一特性在可调滤波器件、光存储器件和集成光子器件设计上具有潜在应用价值。     

全负色散的单根全固型掺镱光子带隙光纤飞秒孤子激光器

设计了一种采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)实现被动锁模的激光器,该激光器中只有单根的全固型掺镱光子带隙光纤(AS-Yb-PBGF).在1μm波段,该光纤具有负的群速度色散(GVD),因此腔内激光增益和负的GVD同时由该光纤提供.激光腔内非线性效应与仅由AS-Yb-PBGF提供的负GVD平衡作用可使激光器实现孤子运转.用分步傅里叶方法数值模拟了其孤子运转的动力学过程,该系统中初始的噪声信号经过数百次循环就可以得到稳定的孤子运转.输出脉冲能量为135 pJ,脉冲宽度为125 fs,时间带宽乘积为0.33,接近傅里叶变换极限的脉冲,脉冲重复频率可达500 MHz.系统地研究了整个激光器中孤子脉冲演变的动力学过程.     

低偏振模色散和负色散斜率的色散补偿光纤的研制

从理论上对三包层的负色散斜率的色散补偿光纤进行了研究，分析了该光纤的各个参量对色散曲线的调节作用；采用在光纤拉丝过程中同时旋转预制棒的工艺来增强模耦合，实现了光纤偏振模色散的减小；并改进国内已有的改进的化学汽相沉积（ＭＣＶＤ）工艺研制出了国内较高水平的色散补偿光纤。同时发现色散补偿光纤只有在一定范围内的拉丝芯径内，靠牺牲大负色散数值才能获得大负色散斜率。     

单模光纤最小群速度色散波长附近的调制不稳定性

利用修正的非线性Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程研究了单模光纤最小群速度色散波长附近的调制不稳定性，发现了一个新的由光纤四色散导致的调制不稳定性区域，该区域的调制范围与初始入射脉冲的功率和四阶色散有关。     

群速度色散对非线性光纤环镜型OTDM解复用器影响的理论与数值分析

本文就群速度色散对非线性光纤环镜型ＯＴＤＭ解复用器的影响进行了理论与数值分析．首先给出了描述群速度色散与非线性效应之间相互作用的耦合非线性薛定谔方程组,然后用分步傅立叶方法对该方程组进行了数值求解．经分析指出,要达到一定的开关性能,孤子阶数、色散的正负、脉冲宽度及控制和信号脉冲之间的走离时间应满足一定的条件．     

利用光线追迹法计算展宽器结构参数对色散量的影响

利用光线追迹法，对一种常用光栅展宽器的色散量进行了计算，数值分析了展宽器各组成部分的相对位置发迹对二阶色散及产生像差的影响，为展宽器各元件的精确调节提供了依据。