（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(xué)中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。陣列波導(dǎo)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(xué)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(dǎo)的制作方法的研究比較多，但大多工藝都比較復(fù)雜。用全光學(xué)方法在光折變晶體中構(gòu)造陣列波導(dǎo)是一種最簡(jiǎn)便可行的方法。光誘導(dǎo)(光感應(yīng))光折變實(shí)時(shí)制作陣列波導(dǎo)技術(shù)的出現(xiàn)，改善了傳統(tǒng)制作陣列波導(dǎo)的局限性，從而使得對(duì)于(2+1)維光子晶格的構(gòu)造更具有實(shí)時(shí)性

2、，因此對(duì)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(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在自聚焦光折變晶體中光誘導(dǎo)波導(dǎo)陣列比較容易，但不易保存且材料價(jià)格昂貴。因此，研究在自散焦光折變晶體中用全光學(xué)方法寫入波導(dǎo)陣列的機(jī)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(zhǎng)為532nm的YAG激光器和輸出波長(zhǎng)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(xué)傅立葉變換法、干涉法、成像法)實(shí)時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：選擇合適的振幅掩模，用光學(xué)傅立葉變換法，適當(dāng)?shù)乜刂戚椪諘r(shí)間，可以制作周期較小的(2+1)維波導(dǎo)陣列；但是制作的波導(dǎo)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(dǎo)陣列，但制作(2+1)維波導(dǎo)陣列的光路比較復(fù)雜；用成像法制

4、作光子晶格時(shí)，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(shí)間較長(zhǎng)。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瘢€可以根據(jù)需要制作合適形狀的掩模來(lái)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(shí)，首次觀察到了一種空間頻率的倍頻現(xiàn)象。在用光學(xué)傅立葉變換法和干涉法制作光子晶格時(shí)，發(fā)現(xiàn)在雙光束寫入過(guò)程中干涉條紋會(huì)一分為二、在四光束寫入過(guò)程中干涉圖樣會(huì)一分為四的一些新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)

5、象。對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了仔細(xì)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(diǎn)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(jī)制來(lái)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(duì)光折變光子晶格和光學(xué)微結(jié)構(gòu)的制作是非常有意義的，這將有利于進(jìn)一步研究在