非线性光子晶体的单向透射性

利用非线性时域有限差分方法(FDTD)对光从某些一维缺陷层掺杂克尔非线性介质的四分之一波长光子晶体的正反两个不同方向入射时对应的一般透射特性进行了数值分析.计算表明:一定频率范围及一定光强范围的光从非线性光子晶体的正向入射时,透射率是其从非线性光子晶体相反方向入射时的数倍,具有单向透射性,表现为全光二极管的行为.进一步对交替介质层由空气和金红石(Ti O2)组成而非线性缺陷层由聚合物(polydiacetykene 9-BCMU)组成的光子晶体模型的透射特性进行了数值分析.在某一频率和强度附近,该模型的正向透射率是反向的6倍左右,表明其可作为一种全光二极管使用.

1.5μm波段硅基金属光栅单向透射的研究

为了在硅衬底上制作全光逻辑元件,实现1.5μm波长的单向透射性,设计了一种基于硅衬底的复合金属光栅,利用光子在不同方向上入射到金属光栅表面时,耦合成表面等离子体的条件不同,通过FDTD数值仿真和优化,通过对光栅结构的优化和调节复合光栅的参数,实现了在1.5μm波段单向透射,正向入射光的透射率可达39%,对应的透射对比率可达9.4。这一研究成果可以应用于全光逻辑回路和全光二极管的设计。

基于光子晶体的全光二极管单向透射特性分析

采用时域有限差分技术,分析非线性光子晶体点缺陷不对称结构的单向透射特性.研究发现:当光波从两个不同方向入射,耦合进入缺陷的电场能量不同,入射波存在单向透射特性,从而透射率在跳跃点处的阈值功率不同;此外,入射波在跳跃点处的最大透射率值与入射方向无关.进一步采用耦合模理论验证所得结果,所得结论与数值模拟结果一致.当光波从这种不对称的点缺陷结构两端入射时,所得透射对比度存在一个上限.