一维非线性光子晶体二次谐波产生的研究

摘要

非线性光子晶体由于其独特的光学特性，已经开始成为一个热门的研究课题。本论文主要对一维非线性周期结构的光子晶体和一维含非线性缺陷光子晶体的光学特性进行理论研究。主要包括以下两个方面的内容： 首先，以转移矩阵的方法研究了典型一维非线性周期光子晶体结构的线性光学特性，分析了其透射光谱的特性，并计算出结构相应的模密度。研究发现透射谱与模密度变化趋势近乎一致。我们选择基频光位于第一禁带低频带边透射率最大群速度最小处，相应的倍频光落在第二禁带高频带边，群速度较大处。用转移矩阵和有效界面法，我们研究了皮秒激光脉冲在一维非线性周期结构中二次谐波的倍频转化效率，并分别研究了当脉冲峰值强度的强度I<,0>、脉宽<'τ>、结构周期数N变化时对倍频转化效率的影响。 其次，我们同样用同样的方法研究了一维含非线性缺陷的光子晶体的光学特性。发现在其透射谱第一、第二禁带中分别出现了尖而细的透射峰。由于缺陷处场强会显著增强，且结构的色散谱显示此处的群速度极小，把基频光频率调至第一禁带中的透射峰T=1处，相应的倍频光落在第二禁带高频带边。研究结果发现，二次谐波的转化效率可高达50﹪。 本论文研究结果表明，上述两种不同结构的一维非线性光子晶体，因为其较高的倍频转化效率及可调性，在高能激光、Raman激光以及频率转换的实现上有着非常重要的应用。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1光子晶体

1.2非线性光子晶体的概念和性质

1.3本论文的研究内容

第2章一维非线性光子晶体特性的计算方法

2.1一维非线性光子晶体的透射率

2.2一维周期结构光子晶体电磁模密度的计算

2.3光在非线性介质层中的倍频转化公式

2.4有效界面法(Smith method)

2.5含缺陷一维非线性光子晶体的模式色散关系

第3章一维周期结构非线性光子晶体的二次谐波倍频转化效率的研究

3.1一维周期结构非线性光子晶体及透射率和电磁模密度

3.2一维周期结构非线性光子晶体的倍频转化效率

3.3小结

第4章含缺陷的一维非线性光子晶体的二次谐波倍频转化效率的研究

4.1含缺陷一维非线性光子晶体的透射率和色散关系

4.2.含缺陷的一维非线性光子晶体二次谐波倍频转化效率的计算

4.3小结

第5章总结与展望

参考文献

附录一攻读硕士学位期间完成的论文

附录二原创性声明

致 谢