广东石油化工学院理学院, 广东 茂名 525000
基于布拉格光栅/金属薄膜非对称谐振腔设计一种增强石墨烯紫外光吸收的多层薄膜结构。采用传输矩阵法模拟计算多层薄膜结构参数与石墨烯吸收光谱的关联规律,得到最佳结构参数。计算结果表明,非对称谐振腔共振效应有效促进入射光与石墨烯的相互作用。优化后石墨烯在275 nm波长处的紫外光吸收率高达0.9534,半峰全宽仅为2.0 nm。进一步研究表明布拉格光栅的中心波长和光入射角可以调制石墨烯的吸收峰值波长和峰值大小,增加石墨烯层数能够同时提升紫外光吸收率和扩展吸收光谱。该结构也可以增强其他宽禁带二维材料的紫外吸收性能。
薄膜 光吸收 布拉格反射器 等离激元 石墨烯 光学学报
2021, 41(15): 1531002
提出基于金属薄膜-分布式布拉格反射器微腔效应增强单层二硫化钨光吸收的多层薄膜结构。运用光学传输矩阵理论研究了其输运特性，发现由于金属薄膜-分布式布拉格反射器的微腔效应，在间隔层和覆盖层之间形成电场强度极大值，有效促进入射光与单层二硫化钨的相互作用。综合优化金属层、间隔层和覆盖层厚度，单层二硫化钨在612 nm处的光吸收提高了38倍，达到78.42%。进一步探讨了光入射角、分布式布拉格反射器周期、间隔层折射率与单层二硫化钨光吸收的关系。研究结果表明，上述结构参数的变化可有效调控单层二硫化钨的吸收峰值。研究结果为制备高性能单层二硫化钨光电探测器等新型光电子器件提供了新思路。
单层二硫化钨 薄膜 光吸收 微腔效应 光电探测器 monolayer tungsten disulfide thin film light absorption microcavity effect photodetector
广东石油化工学 院物理系， 广东 茂名 525000
为了研究宇称-时间对称（parity-time)对称，简称PT对称, Scarff复合势中基态孤子的传输特性，采用了有限差分法数值求解了PT对称Scarff复合势中的线性情况，自聚焦和自散焦非线性情形。数值得到了线性情况下不同势深度中的PT对称破坏点、特征值和特征函数。也得到了非线性情况下自聚焦与自散焦介质中的基态孤子的传输特性。研究结果表明: 基态线性模的本征值恰好等于相同调制深度的基态孤子存在时的临界传播常数，基态孤子能稳定存在于整个自散焦煤质和自聚焦煤质中的低能区域。PT对称Scarff复合势的这些特性在光开关领域有一定的应用前景。
非线性光学 宇称-时间对称 Scarff势 基态孤子 nonlinear optics parity-Time symmetry Scarff potentials fundamental solitons
广东石油化工学院 物理系, 广东 茂名 525000
研究了线性情况, 自聚焦和自散焦非线性情况下Parity-Time对称Scarff复合势中二级孤子和三级孤子的存在与稳定性.对于线性情况, 数值得到了不同调制深度下的Parity-Time对称Scarff复合势中的Parity-Time对称破坏点、本征值和多级线性模.对于非线性情况,研究了自聚焦与自散焦介质中的二级孤子和三级孤子的存在与稳定性.研究结果表明: 对于确定的调制深度, 二级线性模和三级线性模的本征值恰好等于相应的调制深度下二级孤子和三级孤子存在的临界传播常数bc.在自聚焦与自散焦介质中, 多级孤子能稳定存在于靠近临界传播常数bc的区域.
宇称-时间对称 Scarff势 本征值 线性模 多级孤子 Parity-Time symmetry Scarff potentials Eigenvalues Linear modes Multipole solitons
广东石油化工学院 物理系, 广东 茂名 525000
具有Parity-Time (PT )对称性的光学系统是近年提出的一种新型光学结构, 在光开关、光子信息处理器件等方面具有潜在的应用。研究了局域单PT对称光学系统中双级孤子和三级孤子的存在范围与稳定特性。研究结果表明: 多级孤子存在一临界传播常数, 传播常数对应了线性模下的本征值。双级孤子和三级孤子仅能在较深的PT对称势中才能稳定地传输。多级孤子的稳定性的范围随着PT对称势的深度增加而扩大; 孤子的能量随着传播常数的增大而增加, 但随着PT对称势的调制深度的增加而减少。
非线性光学 Parity-Time对称 多级孤子 稳定性 nonlinear optics Parity-Time symmetry multipole solitons stability
广东石油化工学院 物理系, 广东 茂名 525000
具有Parity-Time (PT)对称性的光学系统是近年提出的一种新型光学结构, 在光开关、光子信息处理器件等方面具有潜在的应用。文章数值研究了局域单PT对称光学系统中基态孤子的存在范围与稳定特性。研究结果表明: 基态孤子存在一临界传播常数, 该传播常数对应线性模下的本征值。孤子的能量随着传播常数的增加而增加, 但随着PT对称势的调制深度的增加而减少。基态孤子在较深和较浅的PT对称势中都能稳定地传输。
Parity-Time对称 基态孤子 稳定性 parity-time symmetry fundamental solitons stability
1 广东石油化工学院 计算机与电子信息学院，广东 茂名 525000
2 广东石油化工学院 广东省石化装备故障诊断重点实验室，广东 茂名 525000
3 广东石油化工学院 理学院，广东 茂名 525000
为了分析同向抽运与反向抽运光纤拉曼放大器的最大拉曼增益，基于耦合微分方程，采用理论推导的方法，根据不同抽运结构下信号光放大的不同实际情况定义并推导出同向抽运光纤拉曼放大器和反向抽运光纤拉曼放大器的最大拉曼增益公式。然后，详细分析了各个参数对两种抽运方式下光纤拉曼放大器的最大拉曼增益的影响。对两种抽运方式下相同参数引起的最大拉曼增益进行了比较。结果表明，同样的参数对同向抽运与反向抽运光纤拉曼放大器最大拉曼增益的影响有相同的地方，也有不同的地方。最后，将最大拉曼增益和常用的开关增益进行了比较。对光纤拉曼放大器的实验、成本估计和器件效率等研究有重要参考意义。
光纤通信 光纤拉曼放大器 理论推导 最大拉曼增益 同向抽运 反向抽运 fibre optical communication fibre Raman amplifier theoretical derivation maximum Raman gain forward-pumped backward-pumped 红外与激光工程
2016, 45(1): 0122006
1 广东石油化工学院 计算机与电子信息学院, 广东 茂名 525000
2 广东石油化工学院 理学院, 广东 茂名 525000
为了对反向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发,采用龙格库塔算法和打靶法相结合的数值模拟方法,详细分析所有物理因素对反向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的影响.结果表明:功率转换效率先随着光纤长度增加而增加,当增加到最大值时保持数值不变;功率转换效率随着初始信号光功率、光纤拉曼增益系数、信号光损耗系数增加而增加,随着光纤有效面积、抽运光损耗系数、抽运光与信号光的频率比增加而减小;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物线曲线关系.所得结论对反向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的进一步研究以及光纤拉曼放大器的其他相关研究有重要参考意义.
光纤通信 光纤拉曼放大器 功率转换效率 反向抽运 数值模拟 optical fibre communication fibre Raman amplifier power conversion efficiency backward pumped numeric simulation
1 广东石油化工学院 计算机与电子信息学院, 广东 茂名 525000
2 广东石油化工学院 理学院, 广东 茂名 525000
为了对同向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发, 理论推导出功率转换效率的解析解,采用数值计算的方法详细分析不同物理因素对功率 转换效率的影响。结果表明:功率转换效率先随着光纤长度和单位面积的拉曼增益系数增加而 增加,当增加到最大值时保持数值不变;小信号时,初始信号光功率对功率转换效率的影响较小;大 信号时,功率转换效率随着初始信号光功率增加而快速增加;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物 线曲线关系;抽运光与信号光的频率比增加时,功率转换效率减小。
光通信 功率转换效率 理论推导 光纤拉曼放大器 同向抽运 optical communication power conversion efficiency theoretical derivation fibre Raman amplifier forward pumping
