有源介质双通道慢光系统.pdfVIP

2008)*女m 引n月十目《R卷光#¨m学*Ⅲ讨台(0PcM 有源介质双通道慢光系统 姜渖，许文慧．林娅明 上海交通走学区域光纤通信同与新型光通信系统国家重点宾验室，200“0 近1来，随着光电瓶颈对通信等顿域的限制越来越显著．仝光信息处理成为解挑这一问题的必然趋 势。如何控制光“舟质中的传播速度成为人们研究的熊点。各种各样的技术，如电磁诱导透明．相l。巾 腊数振荡技术等，被川来实现慢光‘。”。通常情况F全光信息处理的器件制备和实验装置比较复杂，而理 论研究和仿真途径受到了很多的关注。Iq时随着计算机技术的发展，有限差分时域方法得到了越来越广泛 的应用．在本文中，我们使用有限差分时域打法f31和辅助微分订程相结台的方法来研究在稀十离子掺杂 的光纤巾的光脉冲的传播。我们首次仿真了具有不同能级结构的稀土离子以及多离子共同掺杂的光纤巾的 单通道以及硬通道慢光脉冲的传播。 如图l(左)所示的双掺杂系统的速率方程为式(1H2)所示： 譬一鲁击+鲁+”、’警=e等击一罢一。“n o’ 等=毒一。“*’鲁一等击一未+。n“+毒，鲁=z警击一言 口’ 辅助微分方程描述的是在外场和稀土离于的共同影响下，整个材料中的极化强度的变化．可斟认为 其描述了稀土离子对外场的影响。辅助微分方程如式(31 宴+2r业+耐P：mMf)EI』) (3) ¨ 其中N．分别为稀土离子a中能级l的粒子数，n，分别为稀土离子b中能级l的粒子数：”』为05， M为04：P。为稀土离子的极化强度tT。10为a中能级l到能级0的无辐射跃迂寿命；b，．为b中能级 r为衰减系数，4为耦合强度，AⅣffl为t时刻的下能级粒子教减去上能级粒子数。 例1(左)双稀十离干掺杂介质能级示意图i(中1共掺介质中双信号脉冲的信号强度图。￡I披为束掺 杂介质情况，各曲线敏峰分别对应两个信号脉冲：(右)a，b离子中能级粒子数差曲线。 F面我们根据现有数据着重讨论取掺杂系统中的双信号传播情况。研究中b离予对应的受撤吸收和受 5 激发射频率为04．a离子对止的受澈吸收和受激发射频牢为05，输入信号为归一化频率分别为04与0 的光脉冲：为了能够从时域J讴分这两个光脉冲，我们将这两个脉冲设置成不同的宽度．脉冲峰值分别对 应2500和1000个时间步观测点距源40个空间单位。 1交叉弛豫系数埘取掺杂介质中般通道慢光的影响 靖Ipqg十日H※出m￥nm}$H讨台‘OPcM’2忡#)论i蜒 f巾)可见-两通道 保持其它参数与上述情况捌同的情况下故盘交叉袍隙系数cct仿真如下。从囝l 5 酃有慢光效应．帽埘没有掺杂的情M．奠叉弛嫩系数ccI越人．信号脉冲衰减越^·脉冲延迟越多一0 04频翠∞味冲始终 频翠信号A＆t大十5·lm3后延迟小制址．咏冲相刘(Ⅻ为J·104时址有所提前．1m 技能级l和2上粒子数之耠的生棼响， 2掺杂稀十离ra的球度对取掺杂舟质中最通道慢光的影响 雠持其它参数小变而政变离子a的浓度的结粜如图2所小。相对没有掺杂的情况．a掺jj浓度越大， 信号脉冲衰减越人且延迟越多。们是b中DclmN2jr不鼬其浓度而单调变化。图2(右)中红线与蓝线有 5频率信号吸收强 交义．且对应高浓度的蓝