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本论文的研究方向是含共振吸收层的一维光子晶体结构(RALPC)中的光传输研究,主要包括近带隙和共振吸收情况下的光传输研究。
折射率周期排列的以光学波长为周期的光学材料可以阻止光的传播形成特定的光子带隙,我们称之为光子晶体。如果构成光子晶体的物质包含非线性材料,则称为非线性光子晶体。对于不同强度的光场,非线性光子晶体表现出不同的光子带隙,从而控制了光的传播行为。其中含吸收层的非线性一维光子晶体中光的传输己成为一研究热点。
本文对含共振吸收层的一维光子晶体结构(其吸收层为每周期掺入一层很薄的共振二能级原子层)的研究发现:RALPC中不仅存在着静止的孤子还存在了运动的孤子以及相位调制的2π孤子解。在含共振吸收层的一维非线性光子晶体结构中,我们还发现在带边存在着一种新的孤子解:SIT-Gap孤子解,这个孤子解不但满足非线性薛定谔方程(NLS)还满足二能级原子的Bloch方程。我们发现SIT-Gap孤子的速度由带边的群速度色散、Kerr系数以及二能级原子层的跃迁偶极矩决定的。二能级原子层的密度影响带边的SIT-Gap孤子的存在范围。
另外,我们在共振吸收周期结构(RAL,二能级原子薄层每隔半个共振吸收波长周期掺入均匀介质)中,入射光的频率在带边时,光强存在着一个阈值,入射光强大于阈值的时候光脉冲是以振荡的孤子的形式通过RAL结构的,入射光强小于阈值的时候,光脉冲是个衰减波的形式,光脉冲不能通过RAL结构。而且越接近带隙,阈值的强度越小,我们称之为光的前传输。我们还考虑了共振入射的情况,数值模拟结果表明即使光脉冲强度是一个恒定值,只要光强大于阈值,光脉冲会自洽为孤子,以孤子的形式通过RAL结构,而且孤子的脉冲面积为2π。最后我们详细考虑了此方向研究的结构应考虑的各种修正,发现加入各种必要的修正后,RAL中产生的孤子是不稳定的,此类结构的理论结果是完备的甚至是不成立的。