光子晶体光纤布拉格光栅的慢光调控策略

本文主要探讨了光子晶体光纤布拉格光栅（Photonic Crystal Fiber Bragg Grating, PCFBG）中的慢光现象，由宋民青等人进行深入研究。研究团队利用改进的全矢量有效折射率法（Improved Full Vector Effective Index Method, IEIM）和耦合模理论（Coupled-mode Theory）作为研究工具，对光子晶体光纤布拉格光栅的长度、占空比（air filling factor）以及光栅周期对慢光特性的影响进行了系统分析。 首先，他们发现当光栅长度和光栅周期保持恒定时，随着包层空气孔占空比的增加，光栅产生的慢光峰值波长会向蓝端移动，即发生蓝移现象。这一变化表明，增大空气孔的比例会导致光的传播速度减慢，从而降低慢光的峰值波长。同时，随着占空比的增大，慢光的时延量逐渐减小，这可能是因为更多的光被反射和散射，减少了光在光栅中的传播时间。 具体来说，1.06厘米长的光子晶体光纤布拉格光栅已经能够实现大约52皮秒（picoseconds, ps）的线性时延，显示出显著的慢光效应。这意味着光信号在这个光栅结构中的传输速度明显低于光速，这对于光通信和信息处理等领域具有潜在的应用价值，如提高光信号的存储和处理能力。 此外，作者还指出，通过优化光子晶体光纤布拉格光栅的结构参数，可以在时延谱的侧瓣区域观察到更慢的光峰，其最大群速度可以低至光速的三分之一七十一（约为c/371）。这种极低的群速度表明了光子晶体光纤布拉格光栅在控制光信号传播速度方面的高度可调性和灵活性。 本研究为理解光子晶体光纤布拉格光栅的慢光行为提供了重要的理论依据，对于设计和优化光子晶体光纤器件，特别是在光通信系统中实现超高速信息处理和存储技术具有重要的指导意义。未来的研究可能进一步探索如何通过精细调控这些参数来提升光子晶体光纤布拉格光栅的性能，以及与其他光学技术的集成应用。