导　　师： 虞华康

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着现代光子学领域的快速发展，微纳光子学由于其集成度高、光场束缚能力强、光功率密度大等优点，在光信号产生、光信息传输/通信、生物和化学传感、光场调控/成像等领域受到了广泛的关注。非线性光学波长转换是扩宽激光频谱的重要手段，也在信息科学、材料科学等方面有非常广泛的应用。非线性转换过程的相位匹配条件则是实现高效光学波长转换的关键。　　得益于微纳尺度对光场的强约束能力，微纳尺度的光波导是未来低功耗、高集成非线性光学波长转换的理想器件。然而在波导器件的非线性光学波长转换过程中，由于材料色散的存在，孤立的单波导结构难以实现光波的基模之间的相位匹配。以光学二倍频为例，波导中常利用模式色散法实现基频光光波基模与倍频光高阶模之间的相位匹配。而波导中基频光基模与倍频光高阶模在空间分布上存在巨大的差异，直接导致了非线性光学波长转换的模式重叠积分非常小，相应的非线性转换效率很低。本文创新提出利用耦合的非线性光波导结构实现基频光基模与倍频光基模之间的相位匹配，极大地增加了非线性光学波长转换的模式重叠积分，从而显著提升非线性波长转换的效率。本文以二阶非线性光学波长转换过程为例，通过建立耦合光波导的非线性光学波长转换耦合模方程，厘清了耦合非线性光波导中的相位匹配条件，深入研究了耦合非线性光波导中二次谐波产生过程(ω2=ω1)的相位匹配条件及影响因素，构建了一整套耦合光波导结构实现非线性光学波长转换的相位匹配理论。具体的工作如下：　　1.基于耦合非线性光波导的模式理论，首次获得了耦合非线性光波导中二阶非线性光学波长转换的完整的六个相位匹配条件。　　2.在弱耦合近似条件下，建立耦合非线性光�

关 键 词： 耦合光波导 非线性波长转换 相位匹配 超模理论

领　　域： []