一维非线性光子晶体光限幅器的数值分析

摘要

随着激光在军事、科研、医疗中的广泛应用，激光防护的重要性渐渐被人们重视起来。光限幅器主要用于军事方面。激光干扰与致盲武器攻击对象主要是人眼和光电装置。作为激光防护材料，目前国内外研究最多，性能最好，接近实用化的光限幅材料是基于非线性反饱和吸收原理。应用这些材料要考虑到其稳定性及合成后特定的吸收波段等因素。鉴于这种局限性，光子晶体----这种微加工材料成为各国长期以来研究的重点。对光子晶体结构的设计来实现对波段的控制。当前光子晶体光限幅材料还处于理论研究阶段。一维光子晶体结构简单，但其却具有二维和三维光子晶体的性质，所以对一维光子晶体的研究有其重要意义。非线性光子晶体对光强变化能做出反应：缺陷态随着入射光强的变化而在禁带中移动，从而可以实现动态调制光波的目的。
　　本文在理论上对一维非线性光子晶体光限幅器进行数值分析。首先从一维线性光子晶体的能带结构入手；然后对“正向迭代法”和“子层逆向递推传输矩阵法”做详细分析，指出两种方法的适用条件和优缺点。利用一维非线性光子晶体对光波有动态调制的特性，结合非线性光限幅效应，设计了几种一维非线性光子晶体光限幅器。实现：弱光下，可见光和1.06μm的红外光波均高透射；而高光强下，1.06μm的红外光波低透射。整个设计利用“子层逆向递推传输矩阵法”进行仿真模拟，分析非对称结构和对称结构的一维非线性光子晶体光限幅器对光场局域程度的差别，提出一维非线性光子晶体非对称结构的光限幅器的局域化程度更强，更有利于非线性效应的发挥。进而调整Kerr介质在一维非线性光子晶体中的分布，达到降低光限幅阈值的效果。对实际应用具有一定的参考意义。

目录

一维非线性光子晶体光限幅器的数值分析

THE NUMERICAL ANALYSIS OF ONE-DIMENSIONAL NONLINEAR PHOTONIC CRYSTAL OPTICAL LIMITER

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 光子晶体基本概念、性质及其分类

1.2 光子晶体的研究方法

1.3 激光防护技术的种类及光限幅器评价指标

1.4 光限幅材料的研究背景和发展现状

1.5 本论文研究目的及主要内容

第2章 一维非线性光子晶体研究的理论方法

2.1正向迭代法基本原理

2.2 子层逆向递推传输矩阵法

2.3 两种算法比较分析

2.4 本章小结

第3章 缺陷层为Kerr介质的一维非线性光子晶体光限幅器

3.1 一维光子晶体的能带结构和透射谱

3.2 含Kerr缺陷的一维非线性光子晶体

3.3本章小结

第4章 一维非线性光子晶体光限幅器

4.1引言

4.2 一维非线性光子晶体的一个基本层用Kerr介质光限幅器

4.3 各层都是Kerr介质的一维非线性光子晶体光限幅器

4.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢