增益对一维周期结构慢光传输特性的影响.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 17 (2014) 174202 增益对一维周期结构慢光传输特性的影响 沈云 傅继武 于国萍 1)(南昌大学物理学系, 南昌 330031) 2)(武汉大学物理科学与技术学院, 武汉 430072) ( 2014 年2 月24 日收到; 2014 年4 月14 日收到修改稿) 本文以一维周期结构为例, 对增益与慢光之间的影响做了更进一步的深入研究. 研究发现, 增益对有限 长和无限长一维周期结构中的慢光效应具有不同的影响. 对无限长结构, 增益的加入会减弱结构的慢光效应. 而对于实际应用中存在的有限长周期结构, 增益补偿在一定情况下会增强其慢光效应. 文章的研究对促进周 期结构作为慢光器件尤其是作为可调谐慢光器件在高密度光子集成中的广泛应用具有积极意义. 关键词: 增益, 慢光效应, 一维周期结构, 有限长 PACS: 42.70.Qs, 78.67.Pt, 42.90.+m DOI: 10.7498/aps.63.174202 增益介质67 相结合, 利用增益介质来调节周期结 1 引 言 构内耦合损耗以及直接通过调节增益介质本身色 散进而影响整个结构的慢光传输特性目前也有研 由于在光缓存、数据同步、光存储和信号处理 究涉及810 . 特别是, 由于增益可以通过外场加 以及控制光与物质相互作用等研究方面有很多潜 以调节, 获得可灵活调节的慢光传输特性, 在同步 在应用, 慢光的研究一直受到广泛关注12 . 其中, 器、时分复用、平衡器、逻辑门等方面有广泛应用潜 利用周期结构来获得慢光是一种重要的方法. 光 力1113 , 该方面的研究具有十分重要意义. 针对 波在周期性变化的材料中传播时, 受空间周期性分 增益与慢光之间的影响, 最近, Grgić 等进一步做 布的介电函数的调制, 会产生光子能带. 在布里渊 了具体的研究并取得了重要成果, 其研究表明: 在 边界处, 由于带隙作用所致的不连续, 其色散曲线 3 周期结构中, 增益的加入可以影响结构的色散特 被压得很平, 斜率变得很小 , 而色散曲线的斜率 代表了光脉冲传输的群速度, 由此, 在带隙边沿处 性, 大的增益最终反而会减弱周期结构中的慢光 14 可以得到较小的群速度. 相较其他结构而言, 周期 效应 . 结构还具有结构紧凑微小、光子控制特性独特、可 本文以一维周期结构为例, 对增益与慢光之间 在室温运行, 以及设计灵活, 理论上可通过改变结 的影响做了更深入研究. 研究发现, 增益对有限长 构参数在任意波长上实现慢光等特点, 在全光通信 和无限长一维周期结构中的慢光效应具有不同影 系统和全光信息处理的应用中具有无可比拟的优 响. 对无限长结构, 增益的加入会减弱结构的慢光 势. 尤其是,