光折變空間孤子的理論研究.pdf

1、光折變空間光孤子是指當(dāng)光折變材料的自聚焦效應(yīng)與光束的衍射發(fā)散作用相平衡時(shí),在介質(zhì)內(nèi)無衍射向前傳播的光束.由于光折變空間孤子在集成光學(xué)、光信息處理以及光通信等領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景,它越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn).本文工作是在我們以往屏蔽光伏孤子理論基礎(chǔ)上進(jìn)行的,主要研究了單塊晶體中屏蔽光伏孤子特性以及串連晶體回路中獨(dú)立空間孤子對(duì)的各種問題.論文首先以光折變動(dòng)力學(xué)方程為基礎(chǔ),證明和推導(dǎo)了有外加電場(chǎng)的光伏光折變晶體中能夠形成屏蔽光伏孤子,給出了屏蔽

2、光伏明、暗孤子的數(shù)值積分表達(dá)式.利用數(shù)值分析解法,對(duì)屏蔽光伏孤子在晶體中的動(dòng)態(tài)演化特性進(jìn)行了計(jì)算,得出結(jié)論屏蔽光伏孤子在晶體中能夠穩(wěn)定傳播.對(duì)于弱小微擾,入射孤子可以克服并仍能演化成穩(wěn)定的孤子波,對(duì)于大的微擾,孤子便不能夠穩(wěn)定傳播,表現(xiàn)出強(qiáng)度振蕩或者發(fā)散現(xiàn)象.當(dāng)考慮到晶體擴(kuò)散項(xiàng)影響后,孤子中心在傳播過程中會(huì)偏離中心位置發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)量的大小和晶體自身光伏場(chǎng)、外加電場(chǎng)以及入射光強(qiáng)比有關(guān).在空間電荷場(chǎng)高階項(xiàng)不能忽略時(shí),屏蔽光伏孤子的偏轉(zhuǎn)特性

3、和只考慮低階偏轉(zhuǎn)情況有所不同,孤子中心在傳播過程中既可以朝向晶體光軸方向偏轉(zhuǎn),亦可以朝向光軸相反方向偏轉(zhuǎn),并且在合適條件下不發(fā)生偏轉(zhuǎn);其中心偏轉(zhuǎn)量既有可能大于低階偏轉(zhuǎn)時(shí)的情況,也有可能小于低階偏轉(zhuǎn)的情況.研究了晶體溫度變化時(shí),屏蔽光伏孤子在其中演化和偏轉(zhuǎn)特性受到的影響.結(jié)果表明,晶體溫度能夠強(qiáng)烈影響屏蔽光伏孤子的傳播特性,改變晶體溫度可以使原本在其中穩(wěn)定傳播的孤子變得不穩(wěn)定,也可以使原來不穩(wěn)定傳播的光束演化為穩(wěn)定的孤子波.首次從理論上預(yù)

4、言了在串連光折變晶體回路中能夠形成光折變空間孤子對(duì),并將這種在空間上獨(dú)立的兩個(gè)孤子稱為獨(dú)立空間孤子對(duì),共有明-明,明-暗和暗-暗三種類型.形成這種孤子對(duì)的兩個(gè)孤子之間可以發(fā)生相互作用.當(dāng)入射光束的空間展寬尺寸遠(yuǎn)小于晶體尺寸時(shí),孤子對(duì)中的暗孤子可以影響到另一個(gè)孤子,明孤子則不能.根據(jù)獨(dú)立空間明-暗孤子對(duì)中暗孤子可以影響明孤子的性質(zhì),詳細(xì)討論了明暗孤子對(duì)中暗孤子對(duì)明孤子和高斯光束傳播特性的影響,計(jì)算了明孤子低階和高階偏轉(zhuǎn)特性對(duì)暗孤子入射強(qiáng)度