光誘導(dǎo)光子學(xué)微結(jié)構(gòu)中的光傳輸與光調(diào)控研究.pdf

1、在過去的十年中，光波與光子學(xué)微結(jié)構(gòu)相互作用吸引了人們越來越多的關(guān)注。最近人們在微加工領(lǐng)域取得的進展比如半導(dǎo)體中的制備工藝、熔石英玻璃中的飛秒激光直寫技術(shù)、光折變晶體中的實時光誘導(dǎo)技術(shù)等大大拓寬了傳統(tǒng)光學(xué)領(lǐng)域。當(dāng)前的大量研究成果使人們開始掌握未來由光子學(xué)微結(jié)構(gòu)帶來的一系列潛在應(yīng)用，比如集成光學(xué)、全光網(wǎng)絡(luò)等。本論文基于光誘導(dǎo)技術(shù)，在光折變非線性晶體中建立了幾種可實時調(diào)控的光子學(xué)微結(jié)構(gòu)。得益于這些新型的光子學(xué)微結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，成功地觀測到了基于帶

2、隙導(dǎo)光的渦旋光線性局域、基于入射角度非線性光波的偏折、光波分束和能量單方向轉(zhuǎn)移、艾里光的加速度操控以及新型光束的非線性調(diào)控。本文主要取得了以下幾個方面的成果：
　　 首先，利用光誘導(dǎo)技術(shù)在光折變非線性晶體中首次構(gòu)建了缺陷深度可調(diào)的單缺陷光子晶格，提出了在兩種光誘導(dǎo)缺陷光子晶格中操控光波的方法。其一，利用線性帶隙導(dǎo)光機制在二維缺陷中觀測到了渦旋光模式。實驗研究結(jié)果表明，只有在光強為非零的缺陷光子晶格中能夠支持這類線性渦旋導(dǎo)光。其二

3、，從理論和實驗上分別觀測到了非線性光波在低于某個閾值角度的情況下能被負缺陷反射。而在大于閾值角度入射時，它能夠順利地通過缺陷透射。該現(xiàn)象在一維和二維的光子晶格中都能發(fā)生，它提供了在陣列網(wǎng)絡(luò)中基于角度控制光傳播的技術(shù)。
　　 其次，研究拓展到了更復(fù)雜的缺陷光子晶格。從理論上系統(tǒng)地研究三缺陷光子晶格材料及其缺陷本征模，深入地討論了材料物理參數(shù)對缺陷本征模的影響?；谠摬牧咸岢隽藢ΨQ三缺陷光子晶格和反對稱三缺陷光子晶格。前者的應(yīng)用是光

4、波的分束和匯聚；對于后者，通過絕熱地改變?nèi)毕萆疃冉⒘四芰繂我晦D(zhuǎn)移方向的通道。此外，又討論了在對稱的三缺陷光子晶格中非線性的影響和多色光的傳輸特性。
　　 再次，利用光誘導(dǎo)技術(shù)在光折變非線性晶體中構(gòu)建了折射率梯度分布的光子學(xué)微結(jié)構(gòu)，首次從理論和實驗上成功地調(diào)控了一維和二維艾里光的加速度。利用線性梯度折射率可以實現(xiàn)艾里光加速度的增強和減弱。艾里光在線性梯度折射率中傳輸時它的光學(xué)波包分布能保持不變。這種基于梯度折射率材料的艾里光加速

5、度調(diào)控的一系列結(jié)論將為研究艾里光在多種環(huán)境中傳輸?shù)於ɑA(chǔ)。
　　 最后是新型光束的構(gòu)建和光折變自誘導(dǎo)波導(dǎo)的研究。從已有的艾里光研究基礎(chǔ)出發(fā)，在實驗上巧妙地通過三個無限能量的艾里函數(shù)乘積構(gòu)造出了局域的二維新型光波場。從實驗上研究了這類新型光束的線性和非線性的傳輸特性。特別的，在自聚焦非線性下，這類新型光束的能量產(chǎn)生局域并自誘導(dǎo)形成波導(dǎo)通道，而自散焦非線性對該波包的形貌基本不產(chǎn)生影響。在傅里葉空間上觀測發(fā)現(xiàn)：在自散焦作用下其空間頻譜