具有光學(xué)緩沖層的周期層疊全息光柵的光學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用.pdf

1、隨著大容量、高密度光通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們希望能夠研制出通帶非常窄的窄帶濾波器，同時(shí)在光學(xué)精密測(cè)量方面也不斷希望有更窄的窄帶濾波技術(shù)，因此發(fā)展超窄帶濾波技術(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)研究都具有重要意義。以往的研究表明，光在周期結(jié)構(gòu)介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)出現(xiàn)Bragg衍射，全息等光學(xué)現(xiàn)象，而且存在一定寬度的光學(xué)禁帶，伴隨很好的窄帶以及多通道濾波特性。本論文從普通的Bragg光柵入手，在上面設(shè)計(jì)某種緩沖層結(jié)構(gòu)，使之成為可調(diào)相位的Bragg光柵，從而調(diào)節(jié)其光

2、學(xué)性質(zhì)。圍繞這一點(diǎn)，文章分為五個(gè)章節(jié)對(duì)其進(jìn)行闡述。 論文的第一章和第二章，首先介紹了光折變效應(yīng)的概念以及主要特征，并講述了雙光束在晶體中相干，通過(guò)光折變效應(yīng)寫(xiě)入Bragg光柵的情況。 在第三章中，我們?cè)敿?xì)分析了兩種常見(jiàn)的周期層疊結(jié)構(gòu)：光子晶體和層疊體全息光學(xué)衍射元件。因?yàn)橹芷趯盈B結(jié)構(gòu)相比于普通介質(zhì)或者無(wú)規(guī)則排列的層疊介質(zhì)來(lái)說(shuō)在光學(xué)性質(zhì)上有很大的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在具有光學(xué)禁帶以及角度選擇性，并且由于規(guī)律的周期性，其色散曲線

3、也具有周期結(jié)構(gòu)。我們從前人的研究成果中小中見(jiàn)大，引出我們?cè)O(shè)計(jì)的周期光學(xué)結(jié)構(gòu)。 第四章中我們?cè)O(shè)計(jì)了一種中間包含緩沖層的周期層疊結(jié)構(gòu)，并對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致的計(jì)算，運(yùn)用數(shù)學(xué)歸納法得到了相應(yīng)的反射率遞推表達(dá)式，這是與以往的研究方法所不同的，也是我們的創(chuàng)新點(diǎn)。我們進(jìn)一步由此表達(dá)式著重研究了三明治結(jié)構(gòu)的以及多周期層疊情況下的反射譜結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，這種含有緩沖層的周期層疊結(jié)構(gòu)，在其光學(xué)禁帶內(nèi)會(huì)存在一系列很窄的透過(guò)帶，透過(guò)帶內(nèi)的光透過(guò)率理論上

4、達(dá)99.9％以上，而在透過(guò)帶以外的波段內(nèi)是光學(xué)禁帶，光的透過(guò)率很??；并且通過(guò)改變層疊結(jié)構(gòu)中緩沖層的數(shù)量、厚度、周期長(zhǎng)度等參數(shù)可以改變窄帶透過(guò)窗口的個(gè)數(shù)，位置和通帶的頻寬等。 在第五章中，我們先從光群速的相關(guān)理論入手，利用非色散介質(zhì)中耦合光相位色散的相關(guān)原理，對(duì)三明治式的夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在其禁帶中同樣會(huì)出現(xiàn)光群速異常的現(xiàn)象，包括了光速加快，光速減慢以及負(fù)群速。與同等厚度的光柵相比，含有緩沖層的光柵周期結(jié)構(gòu)對(duì)光群速的調(diào)控范圍