基于SOI波导的非线性光学效应及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 光子学的产生和发展 1

1.2 硅光子学的发展 3

1.3 硅的材料性质 5

1.3.1 硅的晶体性质 5

1.3.2 硅的能带结构 5

1.3.3 硅的电学性质 6

1.3.4 硅的光学性质 7

1.4 SOI材料的特性及应用 8

1.4.1 SOI的制备方法 9

1.4.2 SOI的主要制备方法的比较 10

1.4.3 SOI材料的晶体质量 10

1.5 SOI材料的应用与发展趋势 11

1.6 SOI波导的结构和性质 12

1.7 SOI波导中的非线性光学效应及过程 14

1.7.1 克尔效应 15

1.7.2 自相位调制效应 17

1.7.3 交叉调制效应 17

1.7.4 受激拉曼散射效应 18

1.7.5 四波混频效应 20

1.7.6 双光子吸收效应 21

1.7.7 自由载流子吸收效应 22

1.7.8 自由载流子色散效应 22

1.8 SOI波导中的非线性光学效应及应用研究进展 23

1.9 本书主要研究内容和结构安排 33

参考文献 35

第2章 SOI波导与器件仿真数值算法 43

2.1 引言 43

2.2 FDFD方法 45

2.3 FDTD方法 46

2.4 FEM方法 48

2.5 BPM方法 49

2.6 小结 49

参考文献 50

第3章 SOI波导的模式和色散计算及调控 51

3.1 引言 51

3.2 SOI波导的材料色散 51

3.3 SOI波导的模式和色散的仿真计算 53

3.3.1 FDFD法仿真计算结果 54

3.3.2 FEM法仿真计算结果 56

3.3.3 BPM法仿真计算结果 61

3.4 SOI波导的色散调控 63

3.5 小结 64

参考文献 65

第4章 SOI波导非线性光学效应的理论框架 66

4.1 引言 66

4.2 理论模型的基本形式 66

4.3 小结 68

参考文献 69

第5章 SOI波导中超连续谱产生研究 70

5.1 引言 70

5.2 理论模型 70

5.3 数值计算方法 71

5.3.1 分步傅里叶方法 71

5.3.2 四阶龙格-库塔方法 72

5.4 SOI波导结构设计及色散特点 73

5.5 数值模拟结果 74

5.6 小结 80

参考文献 81

第6章 SOI波导中色散波辐射及其描述 82

6.1 引言 82

6.2 SOI波导中色散波辐射及孤子捕获的数值模型 82

6.3 数值结果及讨论 83

6.4 小结 88

参考文献 89

第7章 SOI波导中光参量放大研究 90

7.1 引言 90

7.2 SOI波导中光参量放大的物理过程 91

7.2.1 硅材料中的三阶非线性极化 91

7.2.2 SOI波导中的非线性耦合方程组 92

7.2.3 SOI波导中参量放大过程中的相位匹配 93

7.3 SOI波导色散调控和分析 93

7.4 数值模拟结果 96

7.5 小结 99

参考文献 99

第8章 SOI波导中光参量振荡研究 101

8.1 引言 101

8.2 SOI波导中光参量振荡的物理过程分析 102

8.2.1 SOI波导中参量放大过程中的相位匹配 103

8.2.2 宽调谐飞秒SOI波导光参量振荡器的方案设计 105

8.3 宽调谐SOI波导飞秒光参量振荡器数值计算结果 105

8.4 小结 110

参考文献 110

第9章 SOI波导中无腔镜光参量振荡研究 112

9.1 引言 112

9.2 SOI波导中皮秒非简并FWM无镜光参量振荡器的理论模型 113

9.3 数值模拟结果及讨论 116

9.4 小结 120

参考文献 121

第10章 SOI波导中脉冲传输及脉冲捕获的数值研究 123

10.1 引言 123

10.2 波导设计和色散调节 124

10.3 理论模型 126

10.4 数值模拟结果和讨论 127

10.5 小结 132

参考文献 133

第11章 SOI波导中级联四波混频产生研究 135

11.1 引言 135

11.2 SOI波导中级联四波混频的物理机制和理论模型 136

11.3 SOI波导中级联四波混频的数值模拟结果 138

11.3.1 SOI波导的结构特点 138

11.3.2 SOI波导中级联四波混频的模拟方法和数值结果 139

11.4 小结 144

参考文献 144

第12章 硫系化合物波导中基于光学反馈和马赫-泽德干涉仪的级联四波混频研究 146

12.1 引言 146

12.2 理论模型和方案设计 147

12.2.1 理论模型 147

12.2.2 方案设计 148

12.3 数值模拟结果和讨论 149

12.4 小结 154

参考文献 154

第13章 掺铒锁模飞秒光纤激光器和宽调谐飞秒光子晶体光纤参量振荡器研究 156

13.1 引言 156

13.2 掺铒锁模飞秒光纤激光器 156

13.2.1 锁模的物理机制 157

13.2.2 被动锁模 158

13.2.3 自行研制的掺铒锁模飞秒光纤激光器 159

13.3 宽调谐飞秒光子晶体光纤参量振荡器 162

13.3.1 宽调谐飞秒光子晶体光纤参量振荡器理论研究 163

13.3.2 宽调谐飞秒光子晶体光纤参量振荡器实验研究 167

13.4 小结 172

参考文献 173

第14章 总结与展望 175

14.1 本书的主要研究内容 175

14.2 未来的工作展望 177