YVO4单轴晶体在光波导设计中的应用开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

国内外的研究现状:负折射是光沿着与入射光相对于界面的法线相同的一侧折射传播的一种现象,与正常的光折射相反。目前人们已在由一些金属环和棒所构造出的左手材料的界面处、光子晶体的界面处、各向异性晶体的界面处观察到了负折射现象。

左手介质已经应用于波导中。由于在左手介质中电磁波的能流方向与波矢相反,因此在由左手介质与普通介质构成的波导中电磁波在不同介质中平均流量传输方向相反。当左手介质层与普通介质层中能流大小相当时,导模在左手介质波导中会以极低的群速度传播,因此通过合理的设计,左手介质慢波波导可以作为陷波器及缓冲器。

光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构,负折射光子晶体与左手介质有着相似的特性,其波导的慢波特性优于左手介质波导的慢波特性且能实现窄光束变形小的巨古斯-汉森位移。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容:了解yvo4主要参数和晶体特性,分析e光在该晶体界面传输的零反射和负折射情况,了解负折射角、最大负折射角、临界入射角等参数的计算公式。通过对光轴和截面的选取来控制光路,设计波导的结构组成。

目标:设计特定的晶轴取向和晶体组合用于环形波导。

理论分析:由于e光的折射率随波矢量k的方向改变,它的光线方向s与波法线方向一般不重合,随着入射角的减小,e光的折射光线会逐渐靠近法线最终越过法线与入射光线在界面法线的同侧,出现负折射。利用e光在yvo4晶体中传输时存在无反射和负折射现象,可用于低损耗波导设计。负折射角与光轴取向、入射角、双折射率和前一物质折射率有关,因此选定材料后确定了光轴取向就可以确定负折射角随入射角的变化情况进而控制光路。同时要考虑到单轴晶体存在最大负折射角、临界入射角,因此要控制好入射角度避免出现正折射。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解晶体特性及偏振光在晶体中的传输模型,确定零反射及负折射条件,分析晶体控制光路方法。确定方案,完成开题报告。

第4-8周:分析负折射公式及定量关系。

第8-13周:确定晶体用于光波导时光轴和截面的选取方法。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]x.l.chen,ming he,yinxiao du.negative refraction:an intrinsic property of uniaxial crystals[j].physical reviewb,72(2005),113111.

[2]dan jia,chengliang yang,zenghui peng.wide-angle switchable negative refraction in high birefringence nematic liquid crystals[j].liquid crystals,40(2013) 599–604.

[3]yong zhang,b.fluegel,and a.mascarenhas.total negative refraction in real crystals for ballistic electrons and light[j].physical review lett ers,95(2003),157404.

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