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基于缺陷环光波导网络的无泵浦超高效率全光开关的理论设计

DOI：10.1002/andp.201800258 期刊：Annalen der Physik 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 提出了一种缺陷环光学波导网络的理论设计方案，用于构建无泵浦超高效全光开关。该开关能产生超强光子局域效应，促使缺陷波导中的非线性介质产生强烈响应。在开启状态下，这种无克尔响应的材料缺陷有助于在透射光谱中形成一对尖锐通带，构成全光开关的双通道。当切换至关闭状态时，高非线性缺陷波导中克尔响应引发的强折射率变化会显著改变光谱，导致双通道坍塌。通过采用网络方程和广义本征函数法进行数值计算，获得该开关的光学特性参数：其阈值控制能量约为2.90泽焦（zJ），比先前报道值低八个数量级；开关效率/传输比超过3×1011，比先前报道值大六个数量级；状态转换时间接近10?飞秒（fs），比先前报道的最短时间快约两个数量级。此外，该开关尺寸可远小于2.6微米，具备集成应用潜力。
作者： Jiaye Wu，Xiangbo Yang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种缺陷环光学波导网络的理论设计方案，用于构建无需泵浦的超高效全光开关，该开关在阈值控制能量、开关效率/传输比、状态转换时间和开关尺寸方面具有卓越特性。

研究成果

所提出的DROWN设计实现了一种无泵浦超高效全光开关，与先前报道相比具有显著更低的控制能量阈值、更高的开关效率/传输比、更快的状态转换时间以及更小的开关尺寸。该方法为设计具有显著特性的无泵浦全光开关器件提供了一种新技术方案。

研究不足

该研究属于理论层面，实际实施可能面临诸多挑战，例如材料缺陷会影响状态转换时间，而非理想效应（如插入损耗、传播损耗和拓扑弯曲损耗）则会影响阈值控制能量。

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