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,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.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立空間孤子對的各種問題.論文首先以光折變動力學(xué)方程為基礎(chǔ),證明和推導(dǎo)了有外加電場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,對屏蔽光伏孤子在晶體中的動態(tài)演化特性進(jìn)行了計算,得出結(jié)論屏蔽光伏孤子在晶體中能夠穩(wěn)定傳播.對于弱小微擾,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)散項影響后,孤子中心在傳播過程中會偏離中心位置發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)量的大小和晶體自身光伏場、外加電場以及入射光強(qiáng)比有關(guān).在空間電荷場高階項不能忽略時,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,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,并將這種在空間上獨立的兩個孤子稱為獨立空間孤子對,共有明-明,明-暗和暗-暗三種類型.形成這種孤子對的兩個孤子之間可以發(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,孤子對中的暗孤子可以影響到另一個孤子,明孤子則不能.根據(jù)獨立空間明-暗孤子對中暗孤子可以影響明孤子的性質(zhì),詳細(xì)討論了明暗孤子對中暗孤子對明孤子和高斯光束傳播特性的影響,計算了明孤子低階和高階偏轉(zhuǎn)特性對暗孤子入射強(qiáng)度