In this paper, we describe a new method to improve fast-light transmission, which uses cascades. We design a simple plasmonic device that enables plasmonic-induced absorption (PIA). It consists mainly of two parallel rectangular cavities. The numerical results simulated by using the finite element method (FEM) confirm its function. The corresponding group delay-time can reach –0.146 ps for the PIA window. Based on this result, we propose a cascade device, with the dual-rectangular cavity system as building block, to improve fast-light transmission even more. The results indicate that the cascade scheme can increase the group delay-time to –0.456 ps, which means the fast-light feature is substantially enhanced compared with the non-cascading approach. The effect of the distance between two cascade resonators and other structural parameters is also investigated. Finally, we use this design concept to build a refractive-index sensor with a sensitivity of 701 nm/RIU.

为了解决受激布里渊散射快光在高吸收区产生损耗的问题, 通过分析普通单模光纤中双线泵浦产生的双布里渊增益线特性及在增益峰间实现脉冲的超光速传输理论, 利用有限元法数值模拟了双布里渊增益线处受激布里渊散射引起的快光特性。结果表明, 当频率分离因子大于0.596时, 可以观察到双增益峰; 当频率分离因子在1~5.25范围内时, 两个泵浦波产生的双增益峰之间可以明显地产生快光; 当频率分离因子为1.75时, 在双布里渊增益线之间的最大时间提前可达25 ps。当频率分离因子为2.42时, 三阶色散所对应的归一化色散长度为无穷大, 三阶色散可以得到完全补偿; 当频率分离因子大于2.464时, 脉冲展宽因子趋近于1, 可以实现无畸变传输, 但时间提前量小于13.52 ps。本文的研究结论对于在布里渊增益区实现快光具有一定的理论意义, 并对设计基于受激布里渊散射快光器件具有理论指导作用。

研究了含有两条特殊路径的环形光力系统的光学传输特性, 这两条路径结构相互独立但彼此间存在声子、光子耦合。通过调节两条独立耦合路径间的耦合强度以 及有效光机械耦合率等参数,系统展现出了诱导透明现象的可调谐性。在耦合强度较大时会产生对称失 谐点透明峰,距离和强度均可由路径耦合强度调控,从而使基于该系统的全光子开关在理论上成为可能。 此外,通过对相关参数的调节,能够轻易地改变透射光的群延迟大小,通过多种途径实现快、慢光的可调 谐性。在部分条件下,系统展现出对快慢光调制的优良特性,为相关光子器件的制作与量子现象的研究提 供了一个好的平台。

采用快速傅里叶变换算法, 数值模拟了双泵浦宽带布里渊吸收谱的受激布里渊散射快光.模拟结果表明信号脉冲的时间提前、衰减和脉冲展宽因子容易受到两个泵浦光的相对频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度的影响.优化设计频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度, 224 ps高斯信号脉冲实现了80 ps的最大提前量和0.87的最小展宽因子.研究结果可以提高光纤通信系统的数据速率, 降低脉冲失真.

提出了一种基于金属-绝缘体-金属（MIM）表面等离激元波导的双短腔共振系统(DSR), 通过双短腔腔模之间的相互干涉, 实现了表面等离激元诱导吸收（PIA）效应。利用时域有限差分（FDTD）方法对其传输特性进行了数值仿真分析。对相位响应特性进行仿真分析, 发现PIA窗口会出现明显的反常色散现象, 该反常色散效应可应用于实现表面等离激元波导中的快光效应。另外, 还提出一种基于PIA效应的多开关功能应用, 并通过仿真分析了短腔腔长和折射率变化对PIA窗口的影响, 优化了开关功能的结构参数。具备这些特性的结构在表面等离激元光开关、滤波器等方面具有潜在的应用价值。

由受激布里渊散射三波耦合方程导出了在小信号条件下的快光时间提前量, 通过全矢量有限元法模拟了光子晶体光纤占空比和GeO2掺杂质量分数对布里渊频移、时间提前量、脉冲展宽因子及脉冲形变的影响。结果表明, 布里渊频移随着占空比和掺杂质量分数的增大而减小。在保持泵浦功率为20 mW和快光传输长度为10 m的条件下, 时间提前量随着占空比的增大而增大, 随着掺杂质量分数的增大而减小。脉冲展宽因子与时间提前量变化趋势相反。当占空比为0.8, Ge掺杂质量分数为18%时, 能够实现快光时间提前量为29.7 ns, 脉冲展宽因子为0.88。布里渊阈值随着占空比的增大而减小, 随着掺杂质量分数的增大而增大。

为了了解基于光纤受激布里渊散射快光传输系统的一些外在因素对受激布里渊散射快光传输的影响, 对该传输过程进行了研究。首先, 根据受激布里渊散射过程的“三波耦合方程”进行了理论改进, 然后选定了3种光子晶体光纤作为传输介质, 通过对比, 选出一种光子晶体光纤RB65进行具体分析研究。通过求解“三波耦合方程”, 对快光受激布里渊散射过程进行了模拟分析, 探讨了光纤长度、探测信号脉冲宽度和输入信号功率对传输的影响。结果表明, 在保证信号失真相对较小的情况下, 取40 m长度光纤、140 ns信号脉宽和174 mW输入信号功率时的快光提前效率最高。

在光纤参量放大器中，由于强抽运光与信号光的相互作用，四波混频效应引入的非线性折射率随频率发生变化，从而导致光波群速度的减慢或加快。通过分析影响四波混频效应引入的折射率变化的各个参数，研究了饱和效应对快慢光的影响。通过龙格库塔方法数值求解非线性耦合方程组，对比低入射功率和高入射功率下，信号光的解析结论与数值结论差异，得到了抽运光饱和效应对信号光延时影响较大的区域，即光纤参量放大增益谱边带区域。在完整模型条件下，分析了抽运光功率和光纤长度选择对快慢光的影响。这些结论对认识光纤参量放大器中的快慢光现象有重要帮助。

集成化、高精度和低成本代表了光学陀螺未来的发展方向，快光增强型谐振式光学陀螺反映了该领域的技术发展趋势。从快光效应的实现方式展开，结合介质色散和结构色散的相关报道，综述了快光增强型谐振式光学陀螺的研究进展情况。通过对比快光效应实现方式差异下陀螺系统的性能特点，指出结构色散方式更利于快光陀螺系统的集成化发展。提出了一种新型快光增强型谐振式陀螺结构，预期在民用领域有很大的应用潜力。最后展望了快光增强型谐振式光学陀螺在未来惯性导航系统上应用的发展前景。

带有损耗的光波导微环谐振器在实现光速控制时存在输出脉冲能量损耗大、脉冲形状畸变严重等问题。基于带有增益和带有损耗的微环谐振器的传输特性之间的对称性，计算分析了单微环谐振器的透射率、群折射率和群速度色散等特性，分析了增益和损耗对微环谐振器输出特性影响的机制。计算了带有增益的微环谐振器的光速控制行为，并与带有损耗的微环谐振器进行对比。结果显示，带有增益的微环谐振器输出脉冲不分裂且有较大的输出强度。脉冲延迟量和超前量比损耗系统大，可用于光速控制，克服了微环带有损耗时产生的光强损耗和脉冲畸变。