【摘要】：光子晶格,一直吸引著大批光學領域的工作者進行研究討論。經(jīng)典的光子晶格如三角晶格和四方晶格,新型的有Honeycomb、Kagome和Lieb晶格。不同周期性排列的晶格,其能帶結(jié)構(gòu)等性質(zhì)都是不同的,會表現(xiàn)出很多不一樣的光學特性,比如擁有平帶結(jié)構(gòu)的Kagome、Lieb晶格,因為平的色散能帶的關(guān)系,可以實現(xiàn)光在線性條件下的局域傳輸,又比如最近宋道紅、陳志剛等人,首次在與石墨烯結(jié)構(gòu)類似的Honeycomb晶格中發(fā)現(xiàn)了贗自旋的存在,這也是基于其能帶結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的谷自由度具有二重簡并的特殊性。基于這樣的原因,萌生了對新型的復式周期光子晶格進行研究的想法。本文主要研究了以下內(nèi)容:基于準無衍射理論,對二維周期光子晶格光場進行不同尺寸和角度的疊加來制作新型復式結(jié)構(gòu)的光子晶格光場和三維晶格光場,并根據(jù)不同的晶格類型,進行渦旋結(jié)構(gòu),能帶結(jié)構(gòu),傳輸情況以及贗自旋的研究。主要工作如下:1.首先,基于Bessel光束,我們在兩個同心圓環(huán)上取若干對稱點作為點光源,經(jīng)過傅里葉變換,制作新型三維復式周期晶格光場,通過不同尺寸和角度的疊加,制作出具有密集渦旋結(jié)構(gòu)的陣列格子光。2.在新型光子晶格的制作之后,我們又對標準的疊加晶格進行研究,制作出了兩種新型的二維復式準無衍射晶格,八邊形晶格和十二邊形晶格,其周期性良好且可以在很長的距離內(nèi)保持無衍射特性,并且,我們利用平面波展開法對其相同結(jié)構(gòu)的光子晶體能帶進行了計算。3.我們以非線性薛定諤方程以及分步傅里葉法算法為理論依據(jù),利用編程軟件模擬了光在兩種復式晶格(八邊形晶格、十二邊形晶格)下的線性和非線性傳輸,發(fā)現(xiàn)其在非線性下能實現(xiàn)局域傳輸,并且模擬發(fā)現(xiàn)了復式晶格中贗自旋的存在以及贗自旋與角動量之間的轉(zhuǎn)換。之后,我們進行了實驗驗證。
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O734
【圖文】：

J. W. Fleischer 研究組利用光誘導法，首次在具有光折變效應的鈮酸鍶鋇晶體(SBN)中制作出了一維和二維光子晶格[1]。由于在傍軸近似下，光在光子晶格中的傳輸方程與描述電子在晶體中運動的薛定諤方程在數(shù)學形式上類似。同時，光子晶格允許我們設計一種想要的結(jié)構(gòu)，去研究和實現(xiàn)對光場的調(diào)控。所以，研究光子晶格中的各種光學現(xiàn)象，對研究固體物理、凝聚態(tài)甚至是量子力學中的一些現(xiàn)象有很高的參考價值，不僅如此，這些學科中的一些理論也可以為研究光子晶格中的光現(xiàn)象提供新的思路和導向。所以，人們一直致力于設計制作不同類型的晶格，并根據(jù)其特點進行深入的研究，試圖發(fā)現(xiàn)更多新奇的物理現(xiàn)象。比如，2011，A.G.Denz 研究組以六角晶格為基礎，制作了具有戈薇型，蜂窩狀等周期空間分布的二維光子晶格[2-4]。其中蜂窩狀光子晶格的結(jié)構(gòu)與石墨烯類似，對研究電子在石墨烯中的波動方程具有借鑒意義[5]。2012，JollyXavier 進一步研究三角、四角和六角螺旋光子晶格，并利用光誘導技術(shù)制作出不同結(jié)構(gòu)的手性材料[6]。圖 1.1 給出了幾種光子晶格的介紹。

進行不同尺寸和角度的疊加，產(chǎn)生了三維周期晶格光場，且結(jié)構(gòu)。這種方法操作簡單，便于實現(xiàn)，且產(chǎn)生的晶格不僅周構(gòu)。我們對這種新型的三維晶格進行了數(shù)值模擬實驗，對其深入的討論。維晶格的設計原理無衍射光的理論，我們在 Bessel 光的頻域圓環(huán)以及它的同心環(huán)的尺寸進行大小調(diào)節(jié)，并且對兩套子晶格光進行一定的旋晶格。在此之前的研究中，三維晶格都是通過一束平面光與形成。在本文工作中，我們是利用兩套同心的無衍射光，雖是這兩套晶格光之間的干涉形成了光場在 z 方向上的周期性周期性光子晶格的新方法。下面，我們進行具體的原理介紹

山東師范大學碩士學位論文并對尺寸為 1: 2，旋轉(zhuǎn)半角的復式周期晶格進行了進一步的模擬研究。3.2.1 三角復式晶格的光場結(jié)構(gòu)與相位分布通過模擬計算，我們得到了尺寸為 1: 2和 1: 3時，旋轉(zhuǎn)半角或不旋轉(zhuǎn)條件下形成的周期干涉光場，和相位圖，為了方便觀察和分析，我們首先模擬的是垂直于 z 方向的二維光強圖和相位圖。

【參考文獻】

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1 SHUNXIANG LIU;ZHONGJUN LI;YANQI GE;HUIDE WANG;RUI YUE;XIANTAO JIANG;JIANQING LI;QIAO WEN;HAN ZHANG;;Graphene/phosphorene nano-heterojunction:facile synthesis, nonlinear optics, and ultrafast photonics applications with enhanced performance[J];Photonics Research;2017年06期

2 FENG WEN;HUAPENG YE;XUN ZHANG;WEI WANG;SHUOKE LI;HONGXING WANG;YANPENG ZHANG;CHENG-WEI QIU;;Optically induced atomic lattice with tunable near-field and far-field diffraction patterns[J];Photonics Research;2017年06期

3 MARIUSZ KLIMCZAK;BART?OMIEJ SIWICKI;ALEXANDER HEIDT;RYSZARD BUCZY?SKI;;Coherent supercontinuum generation in soft glass photonic crystal fibers[J];Photonics Research;2017年06期

4 TUN CAO;YANG LI;XINYU ZHANG;YANG ZOU;;Theoretical study of tunable chirality from graphene integrated achiral metasurfaces[J];Photonics Research;2017年05期

5 Xiong Hui;Chenhui Yu;;Photonic bandgap structure and long-range periodicity of a cumulative Fibonacci lattice[J];Photonics Research;2017年01期

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1 孫海鵬;PT對稱光學晶格中光孤子傳輸特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

本文編號：2776494