具有光学缓冲层的周期层叠全息光栅的光学性质及应用

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随着大容量、高密度光通信技术的飞速发展，人们希望能够研制出通带非常窄的窄带滤波器，同时在光学精密测量方面也不断希望有更窄的窄带滤波技术，因此发展超窄带滤波技术对国民经济和科学研究都具有重要意义。以往的研究表明，光在周期结构介质中传播时会出现Bragg衍射，全息等光学现象，而且存在一定宽度的光学禁带，伴随很好的窄带以及多通道滤波特性。本论文从普通的Bragg光栅入手，在上面设计某种缓冲层结构，使之成为可调相位的Bragg光栅，从而调节其光学性质。围绕这一点，文章分为五个章节对其进行阐述。论文的第一章和第二章，首先介绍了光折变效应的概念以及主要特征，并讲述了双光束在晶体中相干，通过光折变效应写入Bragg光栅的情况。在第三章中，我们详细分析了两种常见的周期层叠结构：光子晶体和层叠体全息光学衍射元件。因为周期层叠结构相比于普通介质或者无规则排列的层叠介质来说在光学性质上有很大的优越性，主要体现在具有光学禁带以及角度选择性，并且由于规律的周期性，其色散曲线也具有周期结构。我们从前人的研究成果中小中见大，引出我们设计的周期光学结构。第四章中我们设计了一种中间包含缓冲层的周期层叠结构，并对这种结构进行了细致的计算，运用数学归纳法得到了相应的反射率递推表达式，这是与以往的研究方法所不同的，也是我们的创新点。我们进一步由此表达式着重研究了三明治结构的以及多周期层叠情况下的反射谱结构。结果表明，这种含有缓冲层的周期层叠结构，在其光学禁带内会存在一系列很窄的透过带，透过带内的光透过率理论上达99.9％以上，而在透过带以外的波段内是光学禁带，光的透过率很小；并且通过改变层叠结构中缓冲层的数量、厚度、周期长度等参数可以改变窄带透过窗口的个数，位置和通带的频宽等。在第五章中，我们先从光群速的相关理论入手，利用非色散介质中耦合光相位色散的相关原理，对三明治式的夹层结构进行了研究，发现在其禁带中同样会出现光群速异常的现象，包括了光速加快，光速减慢以及负群速。与同等厚度的光栅相比，含有缓冲层的光栅周期结构对光群速的调控范围更大，并且可以实现负群速调控。在论文的最后，我们对全文做了简要地总结，展望了所设计的周期层叠结构的实际应用价值，从多方面提出了后继的工作内容。

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作者
车蔚玥;
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作者单位

南开大学;

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授予单位南开大学;
学科凝聚态物理
授予学位硕士
导师姓名张国权;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类全息光学;光纤元件;
关键词
光折变效应; 周期结构; 窄带滤波; Bragg光栅; 全息光栅; 光子晶体;

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