本技术涉及一种对称光波在双通道波导中周期共振模式转换的实现方法。本发明基于分布傅里叶算法进行对光波的传输而提出,在对称的双通道势阱中,具有相同宇称的模式能够同时在两个波导中实现转换,使波导中光波传输的数量提高了一倍,增加了信息的传输量。并且由于双通道波导的对称性,传输损耗与单通道波导相比能够明显的得到抑制。当两个波导不对称时,能够观察到新奇的现象。当双通道势阱不对称时,两个波导中能够分别实现偶宇称转换和奇宇称转,不仅增加了信息的传输量,还增加了信息传输的种类。非线性效应的存在会使得共振条件发生偏移,转换效率降低,本发明通过引入频偏量进修正能够明显的提高非线性效应下的转换效率。
背景技术
拉比振荡是量子力学的基本概念之一,指的是在外部场或射频波驱动下,能够激发电子从一个能级到另一个能级再返回的共振跃迁,两能级状态进行周期性的转换和恢复。这种现象具有普遍性,在许多不同的物理系统中都能观察到,比如原子、半导体、磁场、玻色-爱因斯坦凝聚体(BECs)、凝聚态物质等,并且在量子计算和量子信息处理领域有着重要应用。在实验中由于光波具有很强的可控性,通过在量子力学和波动光学之间的类比,许多量子力学中的现象能够在光学系统中被观察到,从而利用光学仪器能更好的进行观察和测量。例如,利用工程设计的光子器件可以观察到布洛赫振荡、齐纳隧穿、动态局域化等的光学类比现象。将拉比振荡的概念拓展到光学领域,折射率的纵向周期性调制起到了外部场的作用,促进了参量放大、光隧穿抑制以及光隔离等的实现。拉比振荡在光学中表现为周期性的共振模式转换。通过设置合适的调制频率,就可以实现光学共振模式转换。2007年,Kartashov等人研究首次提出了将共振模式转换应用于多模波导的理论模型,随后还展示了在不同光波导中进行拉比振荡光学类比的实验。此后,不同光波导结构下的共振模式转换得以广泛研究,并且观察到了很多新奇的现象。例如,波导阵列中的光跃迁和拉比振荡、亚波长尺度上的拉比振荡和受激模式转换、PT对称波导中共振模式的转换、非线性调制波导下的共振模式转换,以及在更为复杂的螺旋结构中,能够实现具有不同拓扑荷的涡旋模式的耦合。考虑到波导中的非线性效应,模式转换的概念还可以进一步拓展到光孤子的研究领域。例如,研究了在非线性波导中方位角调制的涡旋孤子的模式转换。
本发明基于分布傅里叶算法进行对光波的传输,提出了一种对称光波在双通道波导中周期转换的方法。在对称的双通道势阱中,具有相同宇称的模式能够同时在两个波导中实现转换,使波导中光波传输的数量提高了一倍,增加了信息的传输量。并且由于双通道波导的对称性,传输损耗与单通道波导相比能够明显的得到抑制。当两个波导不对称时,能够观察到新奇的现象。当双通道势阱不对称时,两个波导中能够分别实现偶宇称转换和奇宇称转,不仅增加了信息的传输量,还增加了信息传输的种类。除此以外,还研究了非线性效应对转换过程的影响。结果表明,非线性效应的存在会使得共振条件发生偏移,转换效率降低,通过引入频偏量进修正能够明显的提高非线性效应下的转换效率。
实现思路