随着光子学器件小型化、微型化的需求与日俱增,光波导纳米线逐渐成为人们所研究的热点。光波导纳米线主要可以分为两个部分:一部分是由光纤经过火焰加热拉制等方法而制得的微光纤,另一部分则为微米、亚微米量级的平面光波导。微光纤的直径一般小于十微米,具有大倏逝场、强光场束缚、高非线性、低损耗、易于与普通光纤系统连接等优点。平面光波导的波导材料主要是硅、氮化硅等等,它们的折射率远大于衬底材料,折射率差更大,故而具有很强的光约束能力,可以将光场约束在很小的区域中,利于集成度的提高。同时,波导的加工工艺更加成熟,方便对色散进行设计调节,可以调控其参量过程。本论文主要关注光波导纳米线中的频率转换过程,研究外部调控手段对其频率转换的影响作用。具体研究内容如下:1.光力对悬空耦合光波导频率转换相位匹配的调控。我们理论研究了光力对悬空耦合波导的频率转换过程,尤其是其中的匹配波长的移动和转换效率的影响。在整个过程中,光力使得悬空耦合波导发生形变,进而改变周围的模场分布,之后反过来影响光力的大小。三者相互作用,相互影响,最后达到一个相对稳定的状态。当入射功率增加的时候,相对应的相位匹配波长红移。当入射功率为25 mW时,它的匹配波长移动了 90纳米(3.6 nm/mW)。另外,光力同时对转换效率有影响。固定波长下,转换效率随着入射功率的增加而震荡性增加,而最大转换效率发生在距离相位匹配波长移动50 nm处。这可以大大提高集成度,实现全光调控。2.折射率对微光纤频率转换相位匹配的调控。微光纤由于其大倏逝场的存在,它的能量不仅仅在光纤中传播,也有部分能量在空气中传播。而我们改变微光纤周围的介质,例如将空气改变为水,使得在1550纳米泵浦下的微光纤二次谐波匹配波长从原本的774纳米移动到1085纳米,实现一定带宽的调控。同时,我们可以改变介质种类,实现更大带宽的调控。这不仅简化了样品的制备,使之更加的容易,同时也拓宽了匹配带宽,方便相位匹配的实现。3.温度对微光纤频率转换相位匹配的调控。我们改变微光纤周围温度,利用热膨胀效应使微光纤的物理直径发生改变,热光效应使微光纤以及空气的折射率发生改变,进而使得整体的有效折射率发生变化,影响频率转换的相位匹配。通过理论计算,我们发现在1550纳米的泵浦光下,通过改变75 K的温度,匹配直径从774纳米移动到了 773纳米,移动量为1纳米,大约为原匹配直径的0.12%,几乎可以忽略。故而通过温度来对微光纤二次谐波进行调控,效果并不理想。综上所述,我们通过理论模拟,证明了光力、外部折射率可以对光波导纳米线的频率转换进行调控。这些新颖的调控手段,为光子学器件的非线性频率转换调控提供了新的思路,在全光调控领域具有一定的借鉴意义。