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基于InGaAs/InP多量子阱中光学斯塔克效应的超快全光开关的研究

作　者: 陈征
导　师: 王涛
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 全光开关多量子阱光学斯塔克效应共振光子带隙
分类号: O471.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 127次
引　用: 1次
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内容摘要

光开关是光通信网络中能够实现多种功能的关键节点器件。随着光纤通信技术的不断发展,对高速光开关的需求也越来越迫切。然而传统光开关因为多种因素限制了它们的响应时间,包括载流子复合寿命,载流子在器件内的输运时间,以及外部的RC时间常数。而全光开关由于其良好的光学特性和更快的开关速度则越来越受到国内外学者的重视和青睐。因此在本论文中,我们对基于InGaAs/InP半导体多量子阱的全光偏振开关进行了研究,这种多量子阱材料能够应用于通信波段,并且为了避免载流子累积效应的产生而采用了近共振激发,这时半导体中光学斯塔克效应成为驱动光开关的最主要的非线性机制。通过建立光开关的理论模型研究了这种光开关的性能参数。然而这种光开关要求很高的控制光能量,且插入损耗很大。为此我们重新设计了多量子阱的周期结构,利用布拉格结构的特点,即当布拉格频率等于激子共振频率时,在其附近的光子能带结构中形成一个光子禁带,当线宽较窄的控制光也落在禁带中时光开关具有更大的非线性以及ps的恢复时间。同样建立了光开关的理论模型。最后我们还对这种新型光开关实现在室温下工作提出了一些可行的观点。希望我们的理论研究和计算结果对未来实用型光开关的设计和实验具有参考意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 光纤通信系统  8-9
  1.2 光网络器件  9-11
  1.3 光开关  11-14
  1.4 本论文的工作及意义  14-16
2 激子的光学斯塔克效应  16-21
  2.1 激子特性  16-17
  2.2 二能级体系的非共振激发  17-18
  2.3 外光场作用下的系统哈密顿量  18
  2.4 准稳态光学斯塔克效应  18-19
  2.5 动态光学斯塔克效应  19-20
  2.6 本章小结  20-21
3 基于光学斯塔克效应的高速全光开关的研究  21-31
  3.1 引言  21-23
  3.2 圆偏二色性和全光偏振开关  23-24
  3.3 光开关理论模型  24-30
  3.4 本章小结  30-31
4 基于多量子阱结构的共振光子晶体全光开关的研究  31-44
  4.1 引言  31-32
  4.2 超辐射效应  32-33
  4.3 光子禁带  33-35
  4.4 超快全光开关的理论模型  35-43
  4.5 本章小结  43-44
5 多量子阱共振光子晶体全光开关的未来研究方向  44-50
  5.1 室温条件下的应用问题  44-46
  5.2 对共振光子晶体周期的改进  46-48
  5.3 多量子阱的晶格匹配问题  48-49
  5.4 本章小结  49-50
6 结论  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-56
附录1 攻读学位期间发表论文目录  56

基于InGaAs/InP多量子阱中光学斯塔克效应的超快全光开关的研究

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