用于光速控制的光波導(dǎo)耦合雙環(huán)諧振器傳輸特性研究.pdf

1、近幾年來，利用微環(huán)諧振器實(shí)現(xiàn)光速控制已成為光子學(xué)領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。微環(huán)諧振器可以通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而產(chǎn)生諧振增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)大的色散，得到明顯的光速控制效果。但是利用帶有損耗的單微環(huán)諧振器實(shí)現(xiàn)光速控制時，存在的問題是在臨界耦合點(diǎn)附近有強(qiáng)烈的光損耗和嚴(yán)重的脈沖畸變。在耦合雙環(huán)諧振器中能實(shí)現(xiàn)類似于原子氣體中的電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)的耦合諧振器誘導(dǎo)透明現(xiàn)象，同時伴有相對于單環(huán)更大的色散，可實(shí)現(xiàn)顯著的快、慢光。本文以光速控制為主要應(yīng)用目的，以引入增益作為改

2、善光速控制效果的輔助手段，對帶有損耗或增益的耦合雙環(huán)諧振器的傳輸和色散特性做了全面系統(tǒng)的分析。全文研究內(nèi)容和研究成果可以總結(jié)為以下幾個方面:
　　1、研究了單環(huán)和耦合雙環(huán)諧振器的基本傳輸特性。基于單環(huán)和耦合雙環(huán)諧振器的傳遞函數(shù)，分析給出了它們在不同耦合條件下有效相移的主要特征。對耦合雙環(huán)諧振器，指出可以按照透射率極值點(diǎn)的數(shù)量劃分其透射譜類型，給出了極值點(diǎn)滿足的方程。
　　2、系統(tǒng)地研究和揭示了包括帶有增益情況在內(nèi)的耦合雙環(huán)諧

3、振器的傳輸特性。推導(dǎo)了帶有增益的單環(huán)和耦合雙環(huán)諧振器的激光閾值。基于帶有損耗和增益的微環(huán)諧振器的對稱性，首次對帶有增益的耦合雙環(huán)諧振器的透射譜類型進(jìn)行了分析，指出其可呈現(xiàn)特有的倒置的耦合諧振器誘導(dǎo)透明(ICRIT)和吸收(ICRIA)譜，給出了透射譜類型劃分判據(jù)。按諧振點(diǎn)和分裂點(diǎn)透射率的大小關(guān)系，系統(tǒng)完整地分析了透射譜類型與參數(shù)條件的對應(yīng)關(guān)系。按不同增益和損耗情況下群延遲的表達(dá)式，分析了各種情況下的快、慢光條件，與透射譜類型產(chǎn)生條件結(jié)合

4、，完整地給出了不同參數(shù)條件下的光譜類型和快、慢光情況。
　　3、系統(tǒng)地研究和揭示了結(jié)構(gòu)參數(shù)對耦合雙環(huán)諧振器傳輸特性的影響規(guī)律。通過全面分析微環(huán)諧振器的群延遲和透射率對透射系數(shù)和振幅傳遞系數(shù)的導(dǎo)數(shù)，研究了不同參數(shù)范圍下透射系數(shù)和振幅傳遞因子對群延遲和透射率的影響。結(jié)合產(chǎn)生模式分裂情況下產(chǎn)生快、慢光的參數(shù)條件，詳細(xì)地給出了利用微環(huán)諧振器實(shí)現(xiàn)光速控制時的綜合的性能-參數(shù)關(guān)系。演示了如何針對特定的設(shè)計(jì)目標(biāo)，利用這一性能-參數(shù)關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)

5、計(jì)。定義了耦合雙環(huán)諧振器群速度控制的工作帶寬，分析了影響工作帶寬的因素。
　　4、分析了單環(huán)和耦合雙環(huán)諧振器中高階色散對輸出脈沖的影響。通過計(jì)算無損耗無增益的微環(huán)諧振器的入射脈沖在三階色散極值點(diǎn)和二階色散極值點(diǎn)的輸出脈沖，揭示了二階和三階色散對微環(huán)諧振器中脈沖傳輸?shù)淖饔?。發(fā)現(xiàn)并分析了隨著入射光脈沖中心波長遠(yuǎn)離諧振波長，輸出脈沖分裂逐漸變淺直至消失的現(xiàn)象，以及快光輸出時分裂出現(xiàn)在脈沖后沿，慢光輸出時分裂出現(xiàn)在脈沖前沿的現(xiàn)象。