搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

光控液晶光子晶体微腔全光开关

周建伟 梁静秋 梁中翥 田超 秦余欣 王维彪

引用本文:
Citation:

光控液晶光子晶体微腔全光开关

周建伟, 梁静秋, 梁中翥, 田超, 秦余欣, 王维彪

Tunable two-dimensional photonic crystal cavity all-optical switching infiltrated with liquid-crystal

Zhou Jian-Wei, Liang Jing-Qiu, Liang Zhong-Zhu, Tian Chao, Qin Yu-Xin, Wang Wei-Biao
PDF
导出引用
  • 设计了一种缺陷模迁移光子晶体微腔全光开关. 两条二维三角晶格空气孔光子晶体波导由一个光子晶体微腔连接, 在微腔的点缺陷中填充掺有少量偶氮聚合物的苯乙炔类液晶. 通过调节控制光的偏振态, 使偶氮聚合物发生顺-反异构化反应, 带动液晶分子重新取向, 从而改变光子晶体微腔的谐振波长, 进而实现光的通过与截止. 运用时域有限差分法和平面波展开法分析 了二维光控液晶光子晶体微腔全光开关的光学特性. 数值计算结果表明: 对于1.55 μ通信波段通过外界偏振光控制所填充的向列相液晶 的折射率可以实现对光波的导通与截止. 分析结果显示, 此开关具有阈值低, 消光比较大, 体积小等优点.
    A novel photonic crystal (PC) all-optical switch based on the shift of defect mode is demonstrated. Two photonic crystal waveguides are connected by a photonic crystal cavity. The point defect of the photonic crystal cavity is filled with phenylacetylene liquid cyrstals intermingled with azobenzene. The output of the optical switch is controlled by adjusting the rotation angle of the liquid crystals' orientation vector. And the optical switch is numerically investigated by using the finite difference time domain (FDTD) method and plane wave expansion method. Numerical simulation shows that the optical switch based on the PC cavity can be changed by adjusting the applied linearly polarized light. Results show that the switch has low threshold power density, great extinction ratio, and small size.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60877031)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60877031)
    [1]

    Yablonovitch E 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2059

    [2]

    John S 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2486

    [3]

    Chen Y L, Lien W C 2005 Opt. Commun. 256 114

    [4]

    Leonard S W, Mondia J P, Driel H M, Toader O, John S 2000 Phys. Rev. B 61 2389

    [5]

    Hiroyuki T, Katsumi Y 2003 Phys. Rev. E 67 056607

    [6]

    Hiroyuki T, Katsumi Y 2003 Phys. Rev. B 67 073106

    [7]

    Tan C H, Huang X G 2008 Journal of Applied Optics 29 3 452 (in Chinese) [谭春华, 黄旭光 2008 应用光学 29 3 452]

    [8]

    Scalora M, Dowling J P, Bowden C M, Bloemer M J 1994 Phys. Rev. Lett. 73 1368

    [9]

    Gong Q H, Hu X Y 2006 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis 42 1

    [10]

    Tan C H, Huang X G 2010 Acta. Optica. Sinica 30 2714(in Chinese) [谭春华, 黄旭光 2010 光学学报 30 2714]

    [11]

    Locatelli A, Modotto D, Paloschi D, Angelis C D 2004 Opt Commun. 237 97

    [12]

    Hu X Y, Gong Q H, Liu Y H, Cheng B Y, Zhang D Z 2005 Appl. Phys. Lett. 87 23111

    [13]

    Fei Q, Zi M M, Zhi Y L 2012 J. Opt. Soc. Am. B 29 2314

    [14]

    Tanabe T, Nishiguchi K, Shinya A, Eiichi K, Hiroshi I, Masaya N, Koji Y, Tai T, Toshifumi W, Hiroshi F, Hiroyuki S, Seiichi I 2007 Appl. Phys. Lett. 90 3 031115

    [15]

    Wang C H, Zhao G H, Chang S J 2012 Acta Phys. Sin. 61 157805 (in Chinese) [王昌辉, 赵国华, 常胜江 2012 物理学报 61 157805]

    [16]

    Kersten S, Roman K 2010 Opt. Lett. 18 7307

    [17]

    Tada T, Poborchii V V, Kanayama T. 2002 Microelectronic Engineering 63 259

    [18]

    Schadt M, Schmitt K, Kozinkov V, Chigrinov V 1992 Japn. J. Appl. Phys. 31 2155

    [19]

    Tan C H, Huang X G, Yin J L 2006 Chinese Journal of Liquid Crystals and Display 21 291 (in Chinese) [谭春华, 黄旭光, 殷建玲 2006 液晶与显示 21 291]

    [20]

    Liang Z C, Ming H, Wang Pei, Zhang J Y, Long Y Z, Xia Y, Xie J P, Zhang Q J, 2001 Acta Phys. Sin. 50 2482 (in Chinese) [梁忠诚, 明海, 王沛, 章江英, 龙云泽, 夏勇, 谢建平, 张其锦 2001 物理学报 50 2482]

    [21]

    Tsutsumi O, Ikeda T 2002 Current Opinion in Solid State & Materials Science 6 563

    [22]

    Wang C Q, Zhu X L 1994 The FDTD Method in Electromagnetic Field (Beijing: Peking University Press) p18 (in Chinese) [王长庆, 祝西里 1994 电磁场计算中的时域有限差分法 (北京: 北京大学出版社) 第18页]

  • [1]

    Yablonovitch E 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2059

    [2]

    John S 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2486

    [3]

    Chen Y L, Lien W C 2005 Opt. Commun. 256 114

    [4]

    Leonard S W, Mondia J P, Driel H M, Toader O, John S 2000 Phys. Rev. B 61 2389

    [5]

    Hiroyuki T, Katsumi Y 2003 Phys. Rev. E 67 056607

    [6]

    Hiroyuki T, Katsumi Y 2003 Phys. Rev. B 67 073106

    [7]

    Tan C H, Huang X G 2008 Journal of Applied Optics 29 3 452 (in Chinese) [谭春华, 黄旭光 2008 应用光学 29 3 452]

    [8]

    Scalora M, Dowling J P, Bowden C M, Bloemer M J 1994 Phys. Rev. Lett. 73 1368

    [9]

    Gong Q H, Hu X Y 2006 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis 42 1

    [10]

    Tan C H, Huang X G 2010 Acta. Optica. Sinica 30 2714(in Chinese) [谭春华, 黄旭光 2010 光学学报 30 2714]

    [11]

    Locatelli A, Modotto D, Paloschi D, Angelis C D 2004 Opt Commun. 237 97

    [12]

    Hu X Y, Gong Q H, Liu Y H, Cheng B Y, Zhang D Z 2005 Appl. Phys. Lett. 87 23111

    [13]

    Fei Q, Zi M M, Zhi Y L 2012 J. Opt. Soc. Am. B 29 2314

    [14]

    Tanabe T, Nishiguchi K, Shinya A, Eiichi K, Hiroshi I, Masaya N, Koji Y, Tai T, Toshifumi W, Hiroshi F, Hiroyuki S, Seiichi I 2007 Appl. Phys. Lett. 90 3 031115

    [15]

    Wang C H, Zhao G H, Chang S J 2012 Acta Phys. Sin. 61 157805 (in Chinese) [王昌辉, 赵国华, 常胜江 2012 物理学报 61 157805]

    [16]

    Kersten S, Roman K 2010 Opt. Lett. 18 7307

    [17]

    Tada T, Poborchii V V, Kanayama T. 2002 Microelectronic Engineering 63 259

    [18]

    Schadt M, Schmitt K, Kozinkov V, Chigrinov V 1992 Japn. J. Appl. Phys. 31 2155

    [19]

    Tan C H, Huang X G, Yin J L 2006 Chinese Journal of Liquid Crystals and Display 21 291 (in Chinese) [谭春华, 黄旭光, 殷建玲 2006 液晶与显示 21 291]

    [20]

    Liang Z C, Ming H, Wang Pei, Zhang J Y, Long Y Z, Xia Y, Xie J P, Zhang Q J, 2001 Acta Phys. Sin. 50 2482 (in Chinese) [梁忠诚, 明海, 王沛, 章江英, 龙云泽, 夏勇, 谢建平, 张其锦 2001 物理学报 50 2482]

    [21]

    Tsutsumi O, Ikeda T 2002 Current Opinion in Solid State & Materials Science 6 563

    [22]

    Wang C Q, Zhu X L 1994 The FDTD Method in Electromagnetic Field (Beijing: Peking University Press) p18 (in Chinese) [王长庆, 祝西里 1994 电磁场计算中的时域有限差分法 (北京: 北京大学出版社) 第18页]

  • [1] 郭金坤, 赵泽佳, 凌进中, 袁影, 王晓蕊. 软物质激光微纳加工技术. 物理学报, 2022, 71(17): 174203. doi: 10.7498/aps.71.20220625
    [2] 覃赵福, 陈浩, 胡涛政, 陈卓, 王振林. 基于导波驱动相变材料超构表面的基波及二次谐波聚焦. 物理学报, 2022, 71(3): 034208. doi: 10.7498/aps.71.20211596
    [3] 覃赵福, 陈浩, 胡涛政, 陈卓, 王振林. 基于导波驱动相变材料超构表面的基波及二次谐波聚焦. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211596
    [4] 王志鹏, 关宝璐, 张峰, 杨嘉炜. 内腔亚波长光栅液晶可调谐垂直腔面发射激光器. 物理学报, 2021, 70(22): 224208. doi: 10.7498/aps.70.20210957
    [5] 陈云天, 王经纬, 陈伟锦, 徐竞. 互易波导模式耦合理论. 物理学报, 2020, 69(15): 154206. doi: 10.7498/aps.69.20200194
    [6] 王志鹏, 张峰, 杨嘉炜, 李鹏涛, 关宝璐. 表面液晶-垂直腔面发射激光器阵列的热特性. 物理学报, 2020, 69(6): 064203. doi: 10.7498/aps.69.20191793
    [7] 王磊, 肖芮文, 葛士军, 沈志雄, 吕鹏, 胡伟, 陆延青. 太赫兹液晶材料与器件研究进展. 物理学报, 2019, 68(8): 084205. doi: 10.7498/aps.68.20182275
    [8] 梁琴, 陈征宇. 受限液晶系统的理论新进展. 物理学报, 2016, 65(17): 174201. doi: 10.7498/aps.65.174201
    [9] 陈泽章. 太赫兹波段液晶分子极化率的理论研究. 物理学报, 2016, 65(14): 143101. doi: 10.7498/aps.65.143101
    [10] 王启东, 彭增辉, 刘永刚, 姚丽双, 任淦, 宣丽. 基于混合液晶分子动力学模拟比较液晶分子旋转黏度大小. 物理学报, 2015, 64(12): 126102. doi: 10.7498/aps.64.126102
    [11] 杨傅子. 从plasmon到nanoplasmonics——近代光子学前沿及液晶在其动态调制中的应用. 物理学报, 2015, 64(12): 124214. doi: 10.7498/aps.64.124214
    [12] 王家璐, 杜木清, 张伶莉, 刘永军, 孙伟民. 基于不同液晶填充光子晶体光纤传输特性的研究. 物理学报, 2015, 64(12): 120702. doi: 10.7498/aps.64.120702
    [13] 曹永军, 江鑫. 二维磁振子晶体中线缺陷模的性质及其应用. 物理学报, 2013, 62(8): 087501. doi: 10.7498/aps.62.087501
    [14] 乔海亮, 王玥, 陈再高, 张殿辉. 全矢量有限差分法分析任意截面波导模式. 物理学报, 2013, 62(7): 070204. doi: 10.7498/aps.62.070204
    [15] 王昌辉, 赵国华, 常胜江. 基于光子晶体马赫-曾德尔干涉仪的太赫兹开关及强度调制器. 物理学报, 2012, 61(15): 157805. doi: 10.7498/aps.61.157805
    [16] 曹永军, 谭伟, 刘燕. 二维磁振子晶体中点缺陷模的耦合性质研究. 物理学报, 2012, 61(11): 117501. doi: 10.7498/aps.61.117501
    [17] 张绘蓝, 张光勇, 王 程, 刘时雄, 刘劲松. 全息明孤子的波导特性. 物理学报, 2007, 56(1): 236-239. doi: 10.7498/aps.56.236
    [18] 殷海荣, 宫玉彬, 魏彦玉, 路志刚, 巩华荣, 岳玲娜, 黄民智, 王文祥. 非截面二维光子晶体排列矩形波导的全模式分析. 物理学报, 2007, 56(3): 1590-1597. doi: 10.7498/aps.56.1590
    [19] 殷建玲, 黄旭光, 刘颂豪, 胡社军. 液晶调制的光子晶体可控偏光片和光开关. 物理学报, 2006, 55(10): 5268-5276. doi: 10.7498/aps.55.5268
    [20] 陆猗, 刘思敏, 汪大云. LiNbO2∶Fe晶体中的涡旋孤子及由它们写入波导的研究. 物理学报, 2002, 51(6): 1300-1306. doi: 10.7498/aps.51.1300
计量
  • 文章访问数:  5572
  • PDF下载量:  631
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-01
  • 修回日期:  2013-03-25
  • 刊出日期:  2013-07-05

/

返回文章
返回