在非線性光學(xué)領(lǐng)域,空間光孤子是由光的衍射效應(yīng)與介質(zhì)的非線性效應(yīng)相互平衡而形成的一種橫向分布保持不變的穩(wěn)定光束。由于空間光孤子的穩(wěn)定傳播特性,它可以作為一種信號載體,在光通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景�？臻g光孤子的研究和材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。為了實現(xiàn)納米尺度的空間光孤子,人們基于表面等離激元（surface plasmon polaritons,SPPs）構(gòu)建了不同的納米結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)通常是由金屬和非線性介質(zhì)構(gòu)成的周期性光學(xué)離散系統(tǒng),也被稱為表面等離激元晶格（plasmonic lattice）。表面等離激元是由光在金屬表面激發(fā)的電子密度起伏與外部光場耦合而形成的一種表面電磁波。它具有很強的光場局域性,能夠增強光與物質(zhì)之間的相互作用,從而降低介質(zhì)非線性效應(yīng)的閾值。因此,表面等離激元晶格中的空間光孤子局域性也會提高,其橫向尺度可以達到亞波長量級。由于表面等離激元晶格具有周期性,光在這類結(jié)構(gòu)中的傳播類似于固體物理中電子在周期性晶格中的運動,因此合理地設(shè)計表面等離激元晶格的光子能帶可以有效地控制光的衍射,進而調(diào)控光孤子的傳播。在表面等離激元晶格結(jié)構(gòu)中形成的空間光孤子被稱為表面等離激元晶格孤... 

【文章來源】： 王周青 華中科技大學(xué)

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

(a)光在自聚焦效應(yīng)下的演化過程

慮構(gòu)建波導(dǎo)陣列的材料具有克爾非線性性質(zhì)時，其折射率的變化量系為 Δn = n2I。根據(jù)非線性折射率系數(shù) n2的符號可以將光學(xué)克爾介和自散焦介質(zhì)兩種類型：n2> 0 為自聚焦介質(zhì)，n2< 0 為自散焦介質(zhì)，自聚焦介質(zhì)將產(chǎn)生類似于光學(xué)凸透鏡的作用，使光束匯聚；而自好相反，將使亮空間光束在傳輸過程中發(fā)散[71]。情況下，橫向波速為零的空間離散光孤子可以分為兩種[28]：一種是0 的光場模式，它對應(yīng)第一布里淵區(qū)中心；另一種是布洛赫波矢為 K，它對應(yīng)第一布里淵區(qū)的邊界。因此，在周期性波導(dǎo)陣列中，我們況來分析空間離散光孤子的形成。 1-3(a)中的第一個帶為例，其衍射關(guān)系曲線中對應(yīng) K = 0 的光場模。當(dāng)它與自聚焦非線性相互作用并達到平衡時可以形成同相亮孤子liton)。另一方面，在 K = π/D 處光場模式的傳播對應(yīng)反常衍射。它可相互平衡形成反相亮孤子(也被稱為交錯孤子，staggered soliton)[72]

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文束(P=2200W)從陣列邊界的第一個波導(dǎo)入射時，AlGaAs 波導(dǎo)效應(yīng)被激發(fā)出來，并與光在陣列中的離散衍射相互平衡從而形面等離激元晶格在納米光子學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們也在這類行了相關(guān)研究[82]-[87]。表面等離激元晶格通常是由金屬構(gòu)成的金屬的 SPPs 具有很強的光場局域性，在這類結(jié)構(gòu)中形成的晶達到亞波長量級，所需要的入射光功率也相對較低。，葉芳偉等人從理論上提出了一維金屬納米線陣列中的表面等其中金屬納米線放置在均勻的光學(xué)克爾非線性介質(zhì)中。當(dāng)克爾衍射相互平衡時，光束會在金屬陣列中保持橫向包絡(luò)不變穩(wěn)定等離激元晶格孤子, 如圖 1-6(b)所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面等離激元——機理、應(yīng)用與展望[J]. 童廉明,徐紅星.  物理. 2012(09)
[2]電孤子信號用于超寬帶通信發(fā)射脈沖的研究[J]. 孫琳,秦文華,趙建平.  計算機應(yīng)用. 2009(07)
[3]光誘導(dǎo)光子晶格結(jié)構(gòu)中新型的離散空間光孤子[J]. 陳志剛,許京軍,樓慈波.  物理. 2005(01)
[4]奇妙的空間光孤子[J]. 陳志剛.  物理. 2001(12)

博士論文
[1]石墨烯表面等離激元增強吸收及光束調(diào)控特性研究[D]. 黃河.華中科技大學(xué) 2017
[2]空間光孤子若干問題的研究[D]. 葛麗娟.上海大學(xué) 2012
[3]局域共振所致的若干聲與振動現(xiàn)象研究[D]. 郁高坤.南京大學(xué) 2011
[4]空間光孤子[D]. 王建東.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號：3444287