基于類EIT效應的慢光特性研究.pdf

1、隨著光信息科技的快速發(fā)展，光器件的低功耗、超快非線性響應、小尺寸和高度集成化成為未來全光通信發(fā)展的必然趨勢。其中，光緩存和光開關是實現(xiàn)全光通信的關鍵技術。慢光具有極低的群速度，被認為是全光通信和量子信息處理技術中實現(xiàn)光緩存和光開關功能的最具潛力的應用方案。同時，慢光能夠增強光學非線性效應。當前，實現(xiàn)慢光的途徑主要有材料色散機制和結構色散機制，其中包括：電磁誘導透明（EIT）、相干布居振蕩、受激布里淵散射、耦合諧振誘導透明、等離子體激元誘

2、導透明等等。其中諧振腔邊耦合波導系統(tǒng)中的類EIT現(xiàn)象為實現(xiàn)超快調(diào)控，大的群延時動態(tài)調(diào)諧范圍，突破延遲-帶寬積限制的慢光提供了嶄新的研究方向。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在硅基光子晶體雙L3腔邊耦合W1波導系統(tǒng)中，研究了一種類EIT效應相移倍增效應。為了實現(xiàn)類EIT效應的快速調(diào)控，采用響應時間為皮秒量級的雙光子吸收效應誘導的自由載流子等離子色散效應調(diào)制機制。在外加泵浦光作用下，通過調(diào)諧光子晶體線波導的傳輸相位，類EIT系統(tǒng)的透射譜相

3、移會隨著線波導的傳輸相位加倍。當光子晶體線波導的傳輸相位調(diào)諧0.5π和π相移時，系統(tǒng)獲得類EIT效應透射光譜π和2π相移。因此，我們在光子晶體雙L3腔邊耦合W1波導系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)類EIT效應相移倍增現(xiàn)象。利用該效應，泵浦光使波導傳輸相位變化0.5π時，系統(tǒng)獲得類EIT效應透射光譜π相移，所以能夠有效的降低系統(tǒng)獲得π相移的泵浦光功率。通過時域有限差分法仿真驗證了系統(tǒng)的類EIT效應相移倍增效應。⑵在基于GaInP材料光子晶體雙L3腔邊耦合W1波

4、導系統(tǒng)中，研究了一種超快的和動態(tài)可調(diào)諧的類EIT效應群延時調(diào)諧機制。為了實現(xiàn)類EIT效應的超快調(diào)控，采用響應時間為亞皮秒甚至飛秒量級的光學Kerr效應調(diào)制機制。通過采用頻率失諧量調(diào)諧機制，類EIT系統(tǒng)的群延時控制在5.88 ps-70.98 ps之間，獲得類EIT效應慢光大的調(diào)控范圍；同樣的，通過采用波導傳輸相位調(diào)諧機制，類EIT系統(tǒng)的群延時控制在1.86 ps-12.08 ps之間，可以對類EIT效應慢光進行微調(diào)。通過時域有限差分法仿

5、真驗證了理論計算結果。⑶在基于石墨烯-Ag復合材料結構的雙納米盤腔邊耦合表面等離子體激元波導系統(tǒng)中，研究了低功耗、超快的和動態(tài)可調(diào)諧的等離子體類EIT效應及慢光特性。采用光學Kerr效應調(diào)制機制實現(xiàn)超快調(diào)控。通過動態(tài)的調(diào)控等離子體激元波導的傳輸相移，當泵浦光強為5.85MW/cm2時，類EIT系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)透射光譜π相移，由于基于石墨烯-Ag復合材料結構等離子體激元波導具有大的等效光學Kerr非線性系數(shù)，以及表面等離子體激元局域光場和等離