光子晶体耦合谐振腔系统中类EIT效应的理论研究

在实现全光网络的进程中，要面对的一个难题就是如何实现慢光和光缓存。相比材料色散，利用结构色散引起慢光要更容易实现。光子晶体作为人工周期性介质材料，具有常温下工作，易于制作，不受波长限制等优势，基于光子晶体波导耦合微腔结构来实现慢光已经成为了近年来研究的热点。在本文中，我们利用硅基光子晶体耦合谐振腔结构产生的光学电磁诱导透明（EIT）效应来实现慢光。首先，我们对单个光学微腔的性质及其与波导之间的耦合理论进行了探究，为研究类EIT效应提供了基础。接着，我们采用传输矩阵法求解了类EIT透射谱及延时曲线。相比之前的解耦合波方程法，传输矩阵法免去了复杂的求解过程，能很好地帮助我们理解类EIT效应以及微腔与波导之间的耦合过程。在此基础上，我们探究了腔的Q值，两腔之间的谐振波长失谐量Δλ，两腔之间相位差的失谐量ΔΦ与类EIT透明峰之间的关系。我们还用3D-FDTD的方法对L3腔以及异质结微腔两种腔型与波导耦合的类EIT系统进行了仿真。在对异质结微腔的仿真过程中，我们实现了在三腔级联系统才能实现的两个波长处的类EIT效应。由于模式大的Qint/Qc比值，每个透明峰保持高透射率的同时，分别对应着比之前的报道要大一个数量级的光学延时。我们的研究为进一步通过不同类型的微腔与波导耦合系统在实验上实现多个波长的类EIT及长光学延时器件提供了理论基础。为将类EIT效应应用于光开关，窄带滤波器，逻辑门等方面提供了方向和支持。