共振吸收和增益阵列介质的线性光谱研究

摘要

具有光学频率带隙的光子晶体是光子学研究的重要发展方向。共振吸收和放大阵列介质是光子晶体中的一种特殊的类型，由共振吸收或激发的原子层或者激子层通过传播光场形成的阱间耦合作用使其具有比被动结构更加丰富的性质。本文围绕共振吸收和放大阵列介质的线性光谱特性展开研究。 首先，采用实空间传输矩阵法计算了一种主动型光子晶体-二维共振吸收原子阵列的能带谱线，以及全角度入射的透射、反射和吸收谱线。当入射波矢和晶格周期共振时，结构的禁带宽度比远离共振时有明显增宽，研究结果表明该原子阵列的结构与二维阵列中原子之间的频率共振，是产生这种共振带隙的必要条件。本文对相关参数偏离该条件时的光谱特性进行了详尽的研究。 其次，计算了二维主被动型光子晶体的垂直入射的能带谱线以及透射、反射、吸收谱线，给出了其透射带隙增强效应，得到了一种增大光子晶体带隙的方法。 最后用传输矩阵法计算了一维周期排列共振放大介质的小信号增益特性。研究结果表明小信号增益随着作用长度的增加表现出异常的放大特性。在满足严格布拉格共振条件下，介质折射率分布形成的带隙和增益效应之间的相互竞争决定了透射光场的变化。本论文还进一步讨论了增益大小与激子参数和共振原子之间的依赖关系。小信号增益特性将对主动光子晶体激光器或分布反馈激光器的研制有指导意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章二维原子阵列近共振激发的光学特性研究

第三章一维周期排列共振放大介质的小信号增益特性研究

第四章总结与展望

参考文献

A在学期间完成的学术研究论文

B致谢