（2+1）維光子晶格構(gòu)造方法的研究.pdf

1、光子晶體在光通信、集成光學中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。陣列波導是(2+1)維光子晶體的特殊形式。它可應(yīng)用在控制光的傳播路徑、光學互連以及研究光在光子晶體中的傳播行為等諸多方面。 目前關(guān)于陣列波導的制作方法的研究比較多，但大多工藝都比較復雜。用全光學方法在光折變晶體中構(gòu)造陣列波導是一種最簡便可行的方法。光誘導(光感應(yīng))光折變實時制作陣列波導技術(shù)的出現(xiàn)，改善了傳統(tǒng)制作陣列波導的局限性，從而使得對于(2+1)維光子晶格的構(gòu)造更具有實時性

2、，因此對于光在光子晶格中的傳播行為的研究變得更容易，目前(2+1)維光子晶格中分立衍射和分立孤子的研究成為非線性光學的一個研究熱點。在自聚焦光折變晶體中光誘導波導陣列比較容易，但不易保存且材料價格昂貴。因此，研究在自散焦光折變晶體中用全光學方法寫入波導陣列的機理和陣列光束與寫入晶格的相互作用規(guī)律，是構(gòu)造出所需的光子晶格是首先要解決的基礎(chǔ)課題。 本論文工作中，使用輸出波長為532nm的YAG激光器和輸出波長為632.8nm的He-

3、Ne激光器作為光源，在厚度不同的自散焦光折變晶體——LiNbO<,3>∶Fe晶體中利用多種光感應(yīng)方法(光學傅立葉變換法、干涉法、成像法)實時成功地制作了多種不同晶格周期的(2+1)維非線性光子晶格。實驗結(jié)果表明：選擇合適的振幅掩模，用光學傅立葉變換法，適當?shù)乜刂戚椪諘r間，可以制作周期較小的(2+1)維波導陣列；但是制作的波導陣列的面積較小。用干涉法可以很容易地寫入大面積的一維波導陣列，但制作(2+1)維波導陣列的光路比較復雜；用成像法制

4、作光子晶格時，雖然可以容易地在光子晶格中引入“缺陷”，但是晶格周期較大，且需要的寫入時間較長。但只要能制作出較高質(zhì)量的振幅掩模一般都能夠?qū)懭牍庾泳Ц?，還可以根據(jù)需要制作合適形狀的掩模來制作帶有相應(yīng)形狀的缺陷的光子晶格。在制作光子晶格和研究光在光子晶格中的傳播行為時，首次觀察到了一種空間頻率的倍頻現(xiàn)象。在用光學傅立葉變換法和干涉法制作光子晶格時，發(fā)現(xiàn)在雙光束寫入過程中干涉條紋會一分為二、在四光束寫入過程中干涉圖樣會一分為四的一些新的實驗現(xiàn)

5、象。對此現(xiàn)象進行了仔細的研究，證明這是_種空間頻率的倍頻現(xiàn)象，是入射的陣列光束與寫入的光子晶格相互作用的結(jié)果，并用相位分裂的觀點給予了初步解釋，它是光折變光子晶格非線性的重要表現(xiàn)。從其產(chǎn)生的物理機制來分析，入射的陣列光束與寫入的光子晶格相互作用不但可以產(chǎn)生空間二次諧波，而且還可以產(chǎn)生空間高次諧波。利用這一特性可以寫入倍頻光子晶格和空間高次諧波光子晶格。這一特性的發(fā)現(xiàn)對光折變光子晶格和光學微結(jié)構(gòu)的制作是非常有意義的，這將有利于進一步研究在