光子晶体类EIT机制的研究

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慢光是全光网络中解决光学缓存,进行光信号时域操作的最具前景的解决方案。由于光子晶体慢光具有易于集成、室温操作、宽带宽和大色散特性而受到了研究者的重视。其中的微腔边耦合波导类EIT现象更是为实现小规模集成、超长时延、突破延迟带宽积限制的慢光提供了新的实现机制。本论文即对硅基光子晶体中双微腔边耦合波导类EIT机制进行了研究,采用理论计算和3D-FDTD模拟仿真相结合的方法分别从超快调控和超长时延两方面对类EIT慢光现象进行了研究。利用响应速度为ps量级的双光子吸收现象理论上实现了泵浦光功率从8mw增至20mw,光学时延从48.5ps降至8.8ps的频率失谐量调控和作用长度为2.46μm,泵浦光功率从0mw增至188.9mw,光学延时从14.06ps降至1.608ps的波导折射率调控。并发现了类EIT现象中的相移倍增效应。对缺三腔、异质结型微腔和两阶异质结型微腔构成的类EIT结构进行了超长时延研究。得到了这三种微腔在实现类EIT现象时的最大本征品质因子分别为73240、125900和6493280。在类EIT峰值透过率5%时,缺三腔和异质结型微腔类EIT结构实现的光学延时分别为85ps和140ps。而两阶异质结型微腔类EIT结构可实现类EIT峰值透过率80%,线宽12pm,光学延迟时间1.2ns的超长时延。同时两阶异质结型微腔类EIT结构可以实现两波长甚至多波长的慢光现象。我们的研究为实现慢光的超快调控和ns量级的光学时延提供了解决方案。为将类EIT现象引入全光开关、相位调制器及增强非线性的研究提供了支持,也为量子信息处理中的微结构光子学器件展示了一个新的方向。
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