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光学超晶格铌酸锂中的声光电互作用研究

作　者: 于子砚
导　师: 陆延青
学　校: 南京大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 光学超晶格铌酸锂非线性效应电光效应声光效应光二极管偏振无关
分类号: O614.111
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文基于铌酸锂光学超晶格,研究了声光调谐准位相匹配二次谐波产生的耦合机制,提出了一种三原色共线电光调制的方法,利用声光和电光调谐,设计了三种单缺陷高隔离度的非线性光二极管,并且探索了偏振无关倍频和和频产生的实现途径。1.我们探讨了在光学超晶格铌酸锂中,声光调谐二次谐波产生的机制。声波既可以通过外部的换能器馈入,又可以通过在y向加上交流电场而在超晶格内部直接激发。超晶格铌酸锂的周期倒格矢补偿了准位相匹配二次谐波产生的波矢失配,使得倍频可以有效产生。同时合适频率的声子又可以通过将光子散射至不同的偏振态来影响倍频的过程。准位相匹配的倍频和声光偏振旋转的过程耦合在一起。二次谐波的强度、偏振态以及相位都可以因声光作用得到有效的调制。2.为了将三原色激光器出来的光进行共线的、分别的调制,我们设计了一种三段式的铌酸锂超晶格结构,在y向加上合适的直流电场,每一段的周期设计为对三原色的其中—种进行电光偏转选择,可以实现实时的有效调制。我们还讨论了结构有一些非理想情况的影响。3.基于单缺陷的铌酸锂超晶格中的非线性效应,我们从理论上设计了一种宽带光二极管。外加在z向的直流电压使超晶格的折射率有周期性的变化,结合非线性系数的周期性,可以通过改变直流电压强度来实现电光效应对倍频过程的调节,得到很高的光隔离度。我们讨论了单缺陷的位置和厚度,以及入射光强度和波长对隔离度的影响,证明了光强大于一个阈值时,在很大的带宽内,这个的结构都可以实现很优秀的光隔离。我们还提出了另一种基于这种结构,电光调谐的光二极管,外加的直流电压加在y向,这时电光效应的作用是对对应波长的光进行偏振旋转,从而可以通过调节电压大小得到很高的光隔离度。最后我们还提出了一种基于同样结构,声光调节的光二极管。它的机理是通过馈入适当频率的声波,通过声光效应对对应波长进行偏转旋转。我们分别讨论了这三种光二极管的原理和优点。4.我们研究了在分段结构的铌酸锂超晶格中,区域性电光调谐的偏振无关倍频与和频产生过程。通过结构设计,在合适的泵浦光激励情况下,可以将任意偏振态的光转换为倍频光或和频光。特别是和频时,其能量转换效率不受初始偏振态的影响。这一设计可以在光纤激光变频、单光子探测和光纤光通讯得到重要应用。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
第一章绪论  9-31
  1.1 周期极化铌酸锂晶体  9-13
    1.1.1 铌酸锂晶体  9-10
    1.1.2 周期极化铌酸锂晶体  10-12
    1.1.3 周期极化铌酸锂晶体的应用  12-13
  1.2 非线性光学效应  13-17
    1.2.1 非线性光学效应  13-16
    1.2.2 非线性光学效应的应用  16-17
  1.3 准位相匹配技术  17-21
    1.3.1 准位相匹配技术  17-20
    1.3.2 准位相匹配技术的应用  20-21
  1.4 电光效应  21-25
    1.4.1 电光效应  21-23
    1.4.2 Solc滤波器  23-24
    1.4.3 电光效应的应用  24-25
  1.5 声光效应  25-28
    1.5.1 声光效应  25-27
    1.5.2 声光效应的应用  27-28
  参考文献  28-31
第二章基于周期极化铌酸锂结构的三原色激光共线电光调制  31-49
  2.1 周期极化铌酸锂晶体的电光效应  31-42
    2.1.1 电场加在Y轴  31-40
    2.1.2 电场加在Z轴  40-42
  2.2 三原色激光共线电光调制的结构设计  42-47
  参考文献  47-49
第三章基于单缺陷电光线性光栅铌酸锂结构的宽带光二极管  49-65
  3.1 背景介绍  49-51
  3.2 基于单缺陷电光线性光栅铌酸锂结构的宽带光二极管  51-58
  3.3 基于单缺陷的其它两种铌酸锂结构光二极管  58-62
  参考文献  62-65
第四章基于周期极化铌酸锂结构的声光调谐二次谐波产生  65-81
  4.1 周期极化铌酸锂晶体中的体声波  65-70
  4.2 基于周期极化铌酸锂结构的电光调谐二次谐波产生  70-72
  4.3 声光调谐二次谐波产生的理论推导  72-79
  参考文献  79-81
第五章偏振不敏感的准位相匹配二次谐波产生  81-103
  5.1 基于三段式周期极化铌酸锂结构的偏振不敏感准位相匹配二次谐波产生  81-87
  5.2 基于四段式周期极化铌酸锂结构的偏振不敏感准位相匹配二次谐波产生  87-93
  5.3 基于四段式周期极化铌酸锂结构的偏振不敏感准位相匹配和频  93-100
  参考文献  100-103
第六章结论  103-106
攻读博士学位期间已发表或待发表的论文  106-108
致谢  108-110

光学超晶格铌酸锂中的声光电互作用研究

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