多頻微波靜磁波對導(dǎo)波光的衍射作用研究.pdf

1、磁光薄膜波導(dǎo)中,在外加磁場作用下,注入微帶線的射頻信號會激發(fā)出靜磁波,與入射導(dǎo)波光作用引起導(dǎo)波光的Bragg衍射效應(yīng)并導(dǎo)致導(dǎo)波光模式轉(zhuǎn)換。利用這種效應(yīng)可研制磁光Bragg組件,在光通信和光信號處理領(lǐng)域如頻譜分析、磁光組播開關(guān)、光調(diào)制器等方面有著非常誘人的應(yīng)用前景。相對于原理相似、應(yīng)用較多的聲光Bragg組件,磁光Bragg器件有著較大的優(yōu)勢,如可通過直流偏置磁場擴(kuò)大載波頻率范圍(0.5G-40GHz);更大的磁光帶寬；更高的調(diào)制/開關(guān)速

2、度。因此,將基于靜磁波的磁光效應(yīng)即時(shí)引入光信號處理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 隨著電磁環(huán)境的日益復(fù)雜,現(xiàn)代的信號處理要求器件具有并行處理能力,因此并行處理也是磁光、聲光Bragg器件的發(fā)展趨勢。然而,目前的磁光作用理論只考慮了單頻靜磁波的情況,對多個(gè)頻率的磁光作用研究涉及較少,只有少量的演示性實(shí)驗(yàn)。因此,有必要對多頻磁光作用理論展開研究,為這類實(shí)驗(yàn)的展開和器件的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。本文在傳統(tǒng)的靜磁波與導(dǎo)波光作用理論基礎(chǔ)上,研究了同時(shí)激發(fā)

3、的多個(gè)頻率的靜磁正向體波與導(dǎo)波光的相互作用,主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1.分析了多個(gè)頻率的靜磁正向體波對導(dǎo)波光的多級衍射過程,給出了三頻情形下衍射光狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,揭示了各個(gè)態(tài)的衍射光產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移規(guī)律。詳細(xì)推導(dǎo)了三級磁光作用近似下的多頻耦合模方程,給出了耦合模方程的小信號解析解。利用多頻耦合模方程對兩頻磁光作用做了分析,同時(shí)施加7.302GHz和7.245GHz兩個(gè)靜磁波信號時(shí)計(jì)算得到的衍射效率分別為6.7％和6.2％,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

4、 2.研究了多頻磁光作用過程中產(chǎn)生交叉調(diào)制、互調(diào)制、信號壓縮等。根據(jù)信號壓縮不超過1dB的條件,給出了小信號臨界點(diǎn)的計(jì)算方法,此時(shí)對應(yīng)的源消耗不超過40％；同時(shí)表明,小信號時(shí)只需考慮一級磁光作用,超出小信號范圍需考慮二級磁光作用。參照聲光多頻作用中高階量的計(jì)算方法,給出了相位匹配時(shí)二階和三階互調(diào)項(xiàng)的近似解析式,與嚴(yán)格的數(shù)值計(jì)算結(jié)果符合很好。 3.具體分析了多頻磁光衍射在并行RF頻譜分析和構(gòu)建光組播開關(guān)方面的應(yīng)用。在并行R