光诱导准周期光子晶格中光动力学及其应用的研究

准周期系统是介于周期系统和无序系统的中间状态，所以光在其中的传播现象具有许多独特的性质，且具有较高旋转对称性的准周期晶格比周期晶格更容易形成完备的带隙，这使得准周期系统在小型化全光光路和光信息处理等方面具有较大的应用前景。我们采用简单便捷的方案利用相干光在铌酸锶钡晶体中诱导二维准周期光子晶格结构，并进行非线性效应和光信号精确调控的理论和实验研究。主要包括：利用多光束干涉方法设计和制备多缺陷和无缺陷的准周期光子晶格，构建可见光波段的空间调控光信号的实验研究平台，进行空间光孤子和光束调控的实验研究和理论分析；研究具有不同旋转对称下的准周期光子晶格中的振荡效应、非线性隧穿和负折射现象；探索准周期光子晶格体系的器件如全光信号回路、光开关和光耦合器设计与研制工作。我们的研究不仅为光子学领域新型微纳制作光子学器件的开发打下坚实的基础，而且对其它准周期系统的研究也起到一定的推动作用。

建立各种类型光子晶格材料的设计和制备平台，尤其是利用微透镜阵列在周期性光子晶格的基础上搭建最小间隔为几个到几十个微米、调制度（10-3～10-4）的准周期光子晶格，进而为光子晶格中调控光传播提供了基础和平台；研究了存在于光子晶格与连续介质界面上的非线性表面波。成功制备了具有锐利边缘的二维表面光子晶格，并实现了一种具有轨道角动量的非线性表面波-离散表面涡旋孤子。发现其非线性传播的相位稳定特性与入射激发条件有关；实验研究了缺陷深度可调的光子晶格中，对涡旋光的线性局域作用，涡旋光最终演化成了高带的缺陷模式，而且发现可以通过调节缺陷深度来调节涡旋缺陷模式的存在，只有当负缺陷的深度在一定值的时候涡旋缺陷模式才存在，并在此基础上探索缺陷类导波机制和光控行为；在理论和实验方面对新型光束的产生，调控及应用方面开展了研究;采用新的调制方式（纵向和横向同时进行折射率调制），在理论上分析了在弱非线性调制情况下准周期晶格中的光束的自陷，比如：单光束、多光束以及带整数和非整数拓扑荷轨道角动量光束的自陷；利用外加偏置场的作用系统理论分析了在五重准周期晶格中的布拉格共振现象和Zener遂穿等量子效应现象操控。