基于双缺陷一维光子晶体的非线性激光限幅器设计

论文摘要

随着激光技术的发展,激光被广泛应用在军事、医疗以及科研工作中。由于人眼与各类装备中的光电装置在强激光照射下会造成不可逆的损伤,所以需要对强激光进行限幅。但是功率较弱的激光又能作为信号探测光不需限幅,所以使激光防护结构具备非线性特性有重要意义。利用一维光子晶体结构简单、易于制备的特性,本文提出了一种新颖的非线性激光限幅器设计方法,该限幅器基于双缺陷一维非线性光子晶体。本文采用传输矩阵法从理论上对一维非线性光子晶体限幅结构进行分析,探究了影响光子晶体结构光透过率的重要因素。进一步分析了一维非线性光子晶体各介质层厚度对缺陷态位置的影响。最后,运用有限元分析方法设计出适用于532nm与1064nm波长的一维非线性光子晶体激光限幅结构,实现了弱光的高透射和强光的高阻断效果。所设计的激光限幅结构为（AB）6CAC（AB）6双缺陷一维光子晶体,适用于532nm的光子晶体结构中三种介质A、B和C分别为金刚石、SrF2和CS3-68 glass,其对弱光的透过率为86.4%,对强光的透过率为0.02%。适用于1064nm的光子晶体结构中三种介质A、B和C分别为金刚石、CeF3和CdTe,其对弱光的透过率为79.8%,对强光的透过率为0.3%。在选定了532nm与1064nm激光限幅器的结构后,分别对这两种结构的膜层厚度进行误差分析,据此来评估制备工艺上的误差对两种结构非线性光限幅效果的影响。最后,在设计出单波长激光限幅结构的基础上,分别选定适用于透射峰为532nm和1064nm的宽波段激光限幅结构。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 注释表
• 缩略词
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 光子晶体的基本概念、性质及其分类
•     1.2.1 光子晶体的基本概念
•     1.2.2 光子晶体的性质
•     1.2.3 光子晶体的分类
•   1.3 光子晶体的研究方法与制备方法
•     1.3.1 光子晶体的研究方法
•     1.3.2 光子晶体的制备方法
•   1.4 激光限幅的种类
•   1.5 激光限幅材料的研究背景和发展现状
•   1.6 本论文的研究内容与主要工作
• 第二章 一维非线性光子晶体激光限幅结构设计的理论基础
•   2.1 一维非线性光子晶体的光学透过率
•   2.2 一维光子晶体的缺陷模与介质层厚度
•     2.2.1 禁带和缺陷模产生的物理机理
•     2.2.2 禁带的波长范围以及缺陷模波长的解析公式
•   2.3 基于有限元分析的激光限幅结构设计方法
•   2.4 本章小结
• 第三章 532nm激光限幅结构的设计
•   3.1 介质层厚度与缺陷模波长的关系
•   3.2 532 nm激光限幅结构的透射中心波长与入射光功率密度的关系
•   3.3 双缺陷一维光子晶体532nm激光限幅结构的模场分布
•   3.4 光子晶体结构类型与介质层数对532nm激光限幅效果的影响
•     3.4.1 不同光子晶体结构对532nm激光限幅效果的影响
•     3.4.2 不同介质层数对532nm激光限幅效果的影响
•   3.5 532 nm光限幅结构误差分析
•   3.6 本章小结
• 第四章 1064nm激光限幅结构的设计
•   4.1 1064 nm激光限幅结构的透射中心波长与入射光功率密度的关系
•   4.2 双缺陷一维光子晶体1064nm激光限幅结构的模场分布
•   4.3 光子晶体结构类型与介质层数对1064nm激光限幅效果的影响
•     4.3.1 不同光子晶体结构对1064nm激光限幅效果的影响
•     4.3.2 不同光子晶体结构对1064nm激光限幅效果的影响
•   4.4 1064 nm激光限幅结构误差分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 宽波段激光限幅结构的设计
•   5.1 透射峰为532nm的宽波段激光限幅结构
•   5.2 透射峰为1064nm的宽波段激光限幅结构
•   5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 申家岭

导师: 路元刚

关键词: 一维光子晶体,透过率,激光限幅,缺陷层,非线性

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,物理学,化学,无线电电子学

单位: 南京航空航天大学

分类号: TN241;O734

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.001169

总页数: 69

文件大小: 10423K

下载量: 58