含负折射率介质非线性Bragg腔的双稳态特性

研究了含负折射率介质一维光子晶体非线性Bragg腔的透射特性、光学增强和双稳态特性·对负折射率介质无色散和有色散非线性Bragg腔及由两种正折射率介质构成的非线性Bragg腔的透射谱、光学增强、缺陷模的线宽、入射光的红移量、双稳态开关阈值进行了比较.含负折射率介质的非线性Bragg腔可显著增大腔内光学增强效应,降低缺陷模的线宽、入射光的红移量和双稳态开关阈值·

迴旋自谐振脉塞的Bragg腔设计分析

迴旋自谐振脉塞是一种工作在毫米、亚毫米波段、兆瓦级以上功率的相干辐射器.本文叙述了迴旋自谐振脉塞的基本原理,着重给出谐振系统——Bragg腔的分析设计方法和计算结果.从皱纹波导理论出发,根据它的分布反射特性,推导出一个相关参数S.利用S参数结合实例可以较为简捷地设计、选择Bragg腔的工作模式.

介质层厚对含负折射率介质Bragg微腔的影响

研究了介质层厚对含负折射率介质一维光子晶体Bragg微腔的缺陷模和双稳态的影响.在中心频率附近将传输矩阵各矩阵元采用泰勒级数展开并取一级近似,得到了缺陷模频率与介质层厚的关系式及品质因子公式.研究结果表明:一级近似法能很好地解释中心频率附近介质层厚对缺陷模频率的影响.理想Bragg微腔结构的缺陷模品质因子最大;递增正折射率介质层厚和增大缺陷层介质层厚、递减负折射率介质层厚及同时等量递减正和负折射率介质层厚,均可使缺陷模红移,双稳态阈值降低.

光子晶体Bragg镜的相移特性及腔模研究

研究了光子晶体Bragg镜的反射相移及透射相移,发现随着入射光频率的增大,相位均在增大。在中心频率附近反射相移和透射相移都与频率成线性关系。利用泰勒展开式的一级近似,得到了中心频率附近反射相移和透射相移的一级近似解析解,它们能很好地描述相移的变化规律。利用相移特性研究了Bragg微腔的共振模随微腔厚度的频率变化特性,同时亦给出了中心频率附近共振模频率的一级近似解析解。

Bragg微腔中非线性介质相位共轭波的增强效应

研究了由一维光子晶体构成的Bragg微腔(AB)N(D)2(BA)N中三阶非线性光学介质(NLM)产生的相位共轭波的增强效应。当入射光波与Bragg腔模满足共振条件时,推导了其相位共轭波的增强因子。Bragg微腔中的三阶NLM产生的相位共轭波相对于该介质裸露时产生的相位共轭波具有明显增强,这主要是Bragg微腔对入射泵浦光产生了较大的共轭增强作用。理论分析和数值计算结果还表明,当入射光波与Bragg腔模满足共振条件且周期数N较大时,该结构可等效于由Bragg反射镜组成的Fabry-Perot(F-P)腔。

单负材料对系统光学双稳态的影响

研究了单负材料对光子晶体微腔系统光学双稳态的影响。若是腔中介质为散焦型的Kerr介质,晶体最外层单负材料厚度的增加,可以有效降低系统双稳态的开关阈值,最佳的单负材料层厚度约为30nm。但是对于聚焦型Kerr介质,单负材料层的存在反而不利于系统双稳态开关阈值的有效降低。

圆柱形Bragg微腔的共振模特性

利用圆柱形介质设计了一个Bragg微腔结构,含有圆柱形和环形两个微腔。基于传输矩阵理论,通过研究会聚柱面波的反射相移,根据反射相移在Bragg禁带中的尖锐突变来确定微腔结构的共振模。较之其他计算方法,相移方法操作简单,图像直观,且行之有效。研究表明,随着中心圆柱形微腔的半径增大,方位指数相同的两微腔共振模之间会发生相互作用,在腔模光子能量相近时耦合效应最强,导致双微腔的耦合共振模曲线出现反交叉现象。最后给出了耦合共振模的空间电磁场分布。

量子点单光子源的光纤耦合

半导体量子点在低温下产生谱线细锐的激子发光可制备单光子源.光纤耦合可避免低温共聚焦装置扫描定位和振动影响,是实现单光子源即插即用和组件化的关键技术.在耦合工艺上,基于微区定位标记发展出拉锥光纤与光子晶体腔或波导侧向耦合、大数值孔径锥形端面光纤与量子点样片垂直耦合等技术;然而,上述工艺需要多维度精密调节以避免柔软光纤的畸形弯曲实现对准和高效耦合.陶瓷插针或石英V槽封装的光纤无弯曲且具有大平滑端面,只要与单量子点样片对准贴合就可保证垂直收光, V槽封装的排式光纤还可通过盲对粘合避免扫描对准,耦合简单.本文在前期排式光纤粘合少对数分布Bragg反射镜(distributed Bragg reflector, DBR)微柱样片实现单光子输出基础上,经理论模拟采用多对数DBR腔提升样片垂直出光和光纤收光效率,使光纤输出单光子计数率大大提升.

Opto-Mechanical Effects in Superradiant Light Scattering by Bose-Einstein Condensate in an Optical Cavity

We investigate the effects of a movable mirror (cantilever) of an optical cavity on the superradiant light scattering from a Bose-Einstein condensate (BEC) in an optical lattice. We show that the mirror motion has a dynamic dispersive effect on the cavity-pump detuning. Varying the intensity of the pump beam, one can switch between the pure superradiant regime and the Bragg scattering regime. The mechanical frequency of the mirror strongly influences the time interval between two Bragg peaks. We find that when the system is in the resolved side band regime for mirror cooling, the superradiant scattering is enhanced due to coherent energy transfer from the mechanical mirror mode to the cavity field mode.