新型集成光梯度力器件研究

发布时间：2025-05-20 00:44

　　光作为一种电磁波携带有动量和能量,光可以对物体施加力的作用。光力效应为我们提供了一种新的光与物质相互作用机制。但是光的力学效应非常微弱,它对宏观物体的作用很难被观测到。随着集成光子学研究的兴起,微纳光子集成器件成为研究光力效应的理想平台。光子集成器件具有质量小、模式体积小和光功率密度大等优势。微纳波导中的光梯度力效应能使波导发生百纳米级的形变。波导形变导致的有效折射率变化比常规光学Kerr效应导致的有效折射率变化大几个数量级,因此可以使其中传输的光场产生极大的相移,这为实现可调谐光子器件提供了新的途径。目前关于光力效应的研究取得了很大进展并且成为了一个新兴的研究领域。本文致力于光力效应的研究,重点研究光子集成器件中的光梯度力效应。主要包括理论研究了耦合石墨烯波导结构和宇称时间(Parity-time,PT)对称耦合波导结构中的光梯度力效应;实验研究了集成光梯度力器件的制备与测试,以及回音壁模式光学微腔的制备与光力振荡效应的观测,论文的具体研究内容如下:(1)理论研究了中红外波段耦合单层石墨烯波导结构中的光梯度力效应。结果表明,在波长为10μm时,由于石墨烯表面等离子体模式极强的光场限制能...

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1光捕获中涉及的三种力学机制[5]

华中科技大学博士学位论文压来给宇宙飞船提供动力。首次提出该想法的是K.Tsiolkovskiy[4从理论上的证明了太阳帆的可行性。第一次正式尝试设计和制作太年进行，直到目前关于太阳帆的研究工作还在继续向前推进。方面，得益于激光技术的快速发展，1970....

图1-2硅基光子集成芯片

中科技大学博士学位论器，并且通过和磷化铟材料的混合集成实现了电调的混合硅基线性也比较强，各种非线性效应比如：自相位调制、交叉相位波混频、受激拉曼散射等非线性效应均可以用来实现不同功能-2是一个典型的硅基集成光子芯片，上面集成了多种功能器件积和功耗。

图1-3光梯度力研究的基本结构

华中科技大学博士学位论文感受到一个很强的光梯度力作用[21]。这是因为倏逝波沿着远离波导的方减的，并且波导和空气的巨大的折射率差使得场强的空间梯度非常大别的入射光功率就可以让波导产生几十纳米的形变。根据前面关于光散算表明:当场梯度很大的时候平均每个光子产生的....

图1-4关于光力增强效应的研究进展

引起模场的等效折射率发生变化。由于波导某一处受到力的作用会使得整个波导都发生形变，所以说光力Kerr效应是一种非局域效应，但是从最终结果都是使得光场的相位发生变化的角度来讲二者殊途同归。研究发现光力Kerr效应比光学K应强几个数量级，这使得在产生相同大小的有效折射率变化....

本文编号：4046580