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光子晶体是目前光学领域中的研究热点之一,研究超短激光脉冲在光子晶体中的传播特性,不仅有助于更深刻地理解光与物质的相互作用,而且在集成光路和全光通信等技术应用中有指导意义。本论文主要系统地研究了超短激光脉冲在一维光子带隙结构中的传输特性,主要包括以下几方面的内容:
首先,我们计算了转换极限高斯脉冲在光子带隙结构中的传输情况,光脉冲的各Fourier分量经历了不同的相移和不同的放大后重新相干叠加得到反射脉冲和透射脉冲的波形,其中利用转移矩阵法计算光子晶体的结构特性。发现当光脉冲的载波频率位于透射谱的峰值时,其反射脉宽得到压缩,当载波频率位于透射谱的谷底时,其透射脉宽得到压缩。并分析啁啾脉冲在光子晶体里的传播特性,计算发现当入射脉冲宽度大小一样,啁啾系数绝对大小一样,某频率处的正啁啾脉冲的透射脉宽相等于负啁啾在该频率对应禁带中心频率对称的频率时的脉宽,并且他们的反射及透射波形在时域上相同。并且,我们还发现当载波频率位于通带时,反射脉冲裂变成2个相连的脉冲,这一现象可以应用于光路与非门设计中。
其次提出了一种新的测量光子带隙结构透射谱的方法,即由已知的入射脉冲和可测量到的透射脉冲利用傅立叶方法求得的频谱关系求得光子带隙结构的特性,事实上,这种方法可以推广到任意结构的透射谱的测量。