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题目：
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雅宝题库解析：
随着光电信息技术的发展及其在高速通信、高灵敏度传感等领域的日益广阔的应用需求，光电器件已经逐渐由基于传统材料的线性器件和波长尺度光集成器件向着基于新型材料的非线性器件和亚波长尺度器件发展。近年来，能够实现亚波长模场尺寸的光子晶体光纤、硅基光波导器件以及能够实现深亚波长器件尺寸的表面等离子体激元器件得到了越来越多的关注。这些新型微纳器件经过结构设计优化不仅能够实现高密度集成的光电系统，有的还可以与具有特殊光学特性的纳米复合材料相结合，可以实现低损耗、亚波长尺寸、高非线性、高双折射等多种特殊光学特性，将为光通信、传感技术的发展奠定重要基础，同时有关器件技术的发展也为各种新的系统应用提供了可能。本论文围绕碳纳米管复合材料高非线性波导、光子晶体光纤器件和表面等离子体激元光器件的设计进行了大量的理论分析和仿真研究，并对非线性碳纳米管饱和吸收体和表面等离子体共振器件分别在被动锁模激光器及高灵敏度光学传感系统中的应用进行了实验研究工作。有关研究获得了一定研究成果。论文主要分为以下几个部分：1、研究了采用碳纳米管非线性光学材料的多种不同波导的模式特性，并对主要的非线性性能进行了仿真研究。在此基础上对传统的低折射率差碳纳米管复合材料波导和基于SOI的高折射率差碳纳米管复合材料波导的结构尺寸对其非线性性能的影响进行了对比分析。针对碳纳米管复合材料高损耗、高非线性的特殊特点，采用非线性系数和非线性作用长度的乘积作为波导非线性性能的参数指标，进行波导结构优化，指出了现有低折射率差碳纳米管复合材料波导的不足，并提出了基于SOI结构的高折射率差碳纳米管复合材料波导所具有的显著增强非线性特性的优势，为今后相关器件的发展提供了重要依据。2、开展了使用碳纳米管复合材料饱和吸收体的被动锁模脉冲激光器的实验研究。使用碳纳米管/聚酰亚胺复合材料薄膜作为锁模器件，实现了亚皮秒的光孤子脉冲输出。使用了多种不同掺杂浓度和不同厚度的碳纳米管薄膜，并改变腔内色散，对激光器输出脉冲的特性进行优化。此外，本文首次提出通过控制光纤腔内损耗实现双波长孤子脉冲同时锁模输出的方法。并通过改变腔内损耗，改变掺铒光纤的增益峰位置，进而实现在1532nm和1557nm波长分别锁模、同时锁模，以及两个波长之间的自动切换。3、本论文还对微纳光子晶体光纤传感器、表面等离子体激元光波导、表面等离子体激元纳米传感器件的多物理特性进行了仿真研究。提出了一种利用高双折射的光子晶体光纤的两个正交偏振模式相干特性进行物质检测的传感器；设计了一种明显降低损耗的金属/介质/金属表面等离子体激元光波导；首次提出了一种利用表面等离子体激元狭缝阵列传感器件的光镊效应削弱待测物中物质传输限制的影响，提高传感检测效率的方法。4、本论文还首次提出并实验验证了一种应用激光谐振腔内灵敏度增强方法的高灵敏度表面等离子体共振传感检测方法。利用连续直流光激光器在其阈值附近的输出功率受腔内损耗变化影响显著的原理，将表面等离子共振测量器件引入到有源激光器内，使得表面等离子体共振造成的反射光强损耗的微弱变化，通过激光器输出功率等的剧烈变化得到放大，从而将灵敏度提高了一个数量级。 |
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发表于 2023-9-27 17:02:16
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