[发明专利]一种动态控制的光子晶体慢光的实现方法

摘要

本发明公开一种动态控制的光子晶体慢光的实现方法，具体步骤如下：a，初始定性参数；b，慢光波导装置在高群折射率、低色散的条件下，具有平坦带宽的慢光效应，并且具有该特性的慢光群速度根据外加电压控制在大范围内变化，得到平坦带宽的慢光效应；c，获得宽带低色散的慢光效应需ng在|Δng|≤10％的范围内保持稳定；d，慢光的低色散特性以及带宽和群折射率之间的关系；e，电光效应的有机聚合物的折射率变化主要受Pockels效应的影响，折射率的变化量依赖于材料的二阶磁化率；f，光场局域作用下，有机聚合物的有效二阶极化率得到有效提高。该种发明解决了在慢光波导制备完成之后所支持的最优宽带慢光群折射率位置和群速度无法动态变化的问题。

主权项

一种动态控制的光子晶体慢光的实现方法，其特征在于：所述的动态控制的光子晶体慢光的实现方法具体步骤如下：a,初始定性参数，在相同频段，基于基本的光子晶体慢光波导结构，通过外加电压，控制第二排孔内电光有机聚合物的折射率n2的变化，获得群折射率和运行波长连续变化的平坦宽带慢光分布，同时保持宽带、低色散特性；选择圆形空气孔三角晶格排列结构不同的晶格常数a，获得不同频段的宽带低色散慢光传输，根据实际所需的慢光波长，晶格常数a＝F×λ，其中，F为平坦宽带慢光的归一化频率，λ为平坦慢光的波长；b,慢光波导装置在高群折射率、低色散的条件下，具有平坦带宽的慢光效应，并且具有该特性的慢光群速度根据外加电压控制在大范围内变化，得到平坦带宽的慢光效应，群折射率ng和色散的关系由公式(1)表示：ng=cvg=cdkdω=dKdF---(1);]]>c，所谓宽带低色散的慢光效应是指群速度ng在|Δng|≤10％的变化范围内保持稳定，对应的色散曲线F(K)保持线性变化，保证在比较大的频率范围内群折射率ng接近为常数，得到宽带慢光效应，评价慢光的群速度色散特性，用二阶色散系数来表示，是波数对频率的二阶导数，由公式(2)表示：β2=d2kdω2=a2πc2×d2KdF2---(2);]]>d，慢光的低色散特性以及带宽和群折射率之间的关系，用公式(3)定义一个综合参数归一化的延迟带宽积NDBP，其中，是平坦区|Δng|≤10％的平均群折射率，Δω/ω0是平坦区的归一化带宽，这一参数用于综合评价慢光系统的延迟存储能力，公式(3)为：NDBP=n~g×Δωω0---(3);]]>e，具有电光效应的有机聚合物的折射率变化主要受Pockels效应的影响，折射率的变化量依赖于材料的电光系数γ33,而电光系数决定于二阶磁化率，可以表达为(4)式：Δn=-12×npoly3×γ33×Ud---(4);]]>f,光场局域下有机聚合物的有效二阶极化率可由(5)式表示：χPC<2>=f3×χbulk<2>---(5)]]>式中，为光子晶体波导中慢光作用下的有效二阶极化率，为材料的二阶极化率，f为由于慢光传输形成的局域因子，表示为f＝(vgb/vgPC)1/2，其中，vgb是光在基底材料中的传播速度，而vgPC是光子晶体慢光波导中传播速度，因此，考虑到局域因子的作用，有效电光系数就变为f3×γ33，这样聚合物折射率随外加电压的变化量就应该修正为：Δn=-12×npoly3×f3×γ33×Ud---(6)]]>其中γ33是聚合物的电光系数，与材料的二阶极化率χ<2>相关，npoly是填充具有电光效应的聚合物的折射率，U是外加的调制电压，d是正负电极之间的距离。