一维和二维铌酸锂光学超晶格中的电光效应及其应用

摘要

近年来，光学超晶格在非线性光学中扮演重要角色。光学超晶格器件通常只需要单块晶体，装置简单，体积小，同时往往是主动型，因此，光学超晶格的电光器件及其应用引起广泛兴趣。铌酸锂因为有大的有效非线性系数，所以基于铌酸锂的光学超晶格特别受到关注。本论文中，我们研究了几种新型结构铌酸锂光学超晶格的电光效应，同时结合密集波分复用光通信的需要设计了基于光学超晶格的光通信滤波器和解复用器(～1550nm段)，这些器件在光通信领域有较大应用前景。本论文的主要内容和创新点如下：
　　 (1)研究并发现一维线性啁啾周期极化铌酸锂(LCPLN)中的宽带电光耦合。LCPLN中电光耦合能有效克服传统准相位匹配对波长敏感(1nm带宽)的缺点，耦合宽带可达120nm(甚至更宽)，而且，通过利用切趾(apodized)方法，又能充分地抑制转换效率曲线的波纹。这种电光耦合在宽带偏振态转换等方面有潜在应用价值。在此基础上我们实现了宽带带通Solc型滤波器。该工作在论文第三章。
　　 (2)提出了一种设计基于一维非周期极化铌酸锂的窄带多波长Solc型滤波器的方法，设计出基于非周期极化铌酸锂的100GHz间隔窄带四波长滤波器。该间隔比现有同类器件要小，更能适应密集波分复用的需要。通过改变晶体温度±27℃，滤波中心波长能覆盖整个C带，这在光通信密集波分复用技术方面有潜在的重要应用。我们的方法非常适合于解析运算，有利于提高设计效率。该工作在论文第四章。
　　 (3)在二维铌酸锂光学超晶格中首次证明了电场可控的布拉格衍射，提出一种基于二维铌酸锂周期光学超晶格的双通道解复用器。这种双通道解复用器在多波长、多方向的电光偏转器，滤波器等方面将会有重要应用。该工作在论文第五章。