摘要：实现高维光孤子是非线性光学研究中一个长期的目标.本文设计了一个里德伯冷原子与贝塞尔晶格势耦合的系统,发现了一系列稳定的二维空间光孤子簇,包括基极孤子、二级孤子、四级孤子和涡旋孤子.研究表明,光传播系数、非局域非线性系数、贝塞尔晶格常数可以用来调控光孤子的产生、空间分布及演化;在系统参数的调控下,该光孤子簇具备空间稳定性,能够在一定距离内稳定传播.本研究为高维空间光孤子的产生和调控提供了一种新的思路.

摘要：为了提高光学器件的传输性能,推动微型光学器件及大规模集成光路的发展,提出了一种新型2-D石墨烯等离子体光子晶体结构。通过周期性排列蜂窝状的石墨烯盘,调整一个周期内两个石墨烯圆盘的直径,打开狄拉克点;基于有限元法,运用COMSOL仿真光场传播、计算光子带隙,打破时间反演对称性,实现能带拓扑效应。结果表明,该设计的晶格常数等均处于纳米量级,相较于自由空间波长减小近30倍,具有小型化、高集成化等优势;该结构可在15.3THz~15.8THz频段范围进行动态调制。此研究为设计具有鲁棒性的纳米量级光子器件提供了参考,有望在波导频率的调控、光开关等领域拓展应用。

摘要：为了实现光纤传感器压力增敏的效果,设计了一种具有高双折射的光子晶体光纤结构。采用有限元法计算光子晶体光纤在不同应力作用下的有效折射率,基于光子晶体光纤的压敏特性,分析光子晶体光纤的模式,并选择该结构里的一个空气孔,填充具有特定折射率的液体材料,构成新型压力传感器。该结构的压力灵敏度由COMSOL软件的仿真得出。结果表明,经填充液体后,偏振相位灵敏度从72rad/(MPa·m)提升至128rad/(MPa·m),显著提高了77.7%。该研究对增强传感器的力学性能有帮助。

摘要：为了解决石英材料高杨氏模量对光纤传感器均匀径向上灵敏度提升的限制,提出一种掺杂型双芯光子晶体光纤传感结构。该设计将圆形空气孔分列在光纤包层上,构成六边形晶格,在其单侧空气孔环绕的基材区域掺入聚甲基丙烯酸甲酯材料。利用COMSOL分析了均匀应力作用下光纤截面参量对声压灵敏度的影响,得到最优参量匹配结构。结果表明,kPa量级的声压作用下,自由光谱宽度约13nm;MPa量级的声压作用下,自由光谱宽度约2.5465nm,在1550μm波段下,x偏振声压灵敏度达0.15942nm/kPa;相比Saganc光子晶体光纤压力传感器,传感尺寸小,均匀径向灵敏度提高了46.6倍。该研究对下一代水下声压传感器的设计有帮助。