非線性光纖波導(dǎo)中孤子傳播的研究.pdf

1、本論文主要圍繞光孤子在不同類型的光纖波導(dǎo)介質(zhì)中的傳播性質(zhì)展開研究，闡述了傳播過程的基本原理，并基于此建立起理論數(shù)學(xué)模型—非線性薛定諤方程；著重討論了自相似光孤子的產(chǎn)生，傳播性質(zhì)及調(diào)控問題，給出了其在實驗上實現(xiàn)的可行性方案，為以后觀測到相關(guān)現(xiàn)象提供了一定的理論指導(dǎo)作用。本論文的研究結(jié)果在玻色愛因斯坦凝聚、等離子體物理等領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用價值，相信將積極推動相關(guān)領(lǐng)域中的孤子動力學(xué)研究的發(fā)展。本論文主要創(chuàng)新性結(jié)果如下：
　　1.研究漸

2、變型高階非線性波導(dǎo)中自相似光波的傳播性質(zhì)。給出了漸變型高階非線性波導(dǎo)中自相似光波的解析表達(dá)式，得到了亮孤子解，暗孤子解，灰孤子解以及反灰孤子解。著重討論了啁啾自相似脈沖的展寬與壓縮問題，并對其穩(wěn)定性做了細(xì)致分析。數(shù)值結(jié)果表明亮孤子脈沖是可以穩(wěn)定傳播的。此外，首次得到了漸變型高階非線性波導(dǎo)中具有線性啁啾的漸近拋物型光波，并給出了控制其輸出波形的可行性方法。數(shù)值模擬很好地驗證了以上解析結(jié)果。這些結(jié)論為脈沖的展寬或壓縮提供理論依據(jù)，為高階非線

3、性波導(dǎo)中自相似光脈沖的研究提供理論基礎(chǔ)。
　　2.研究半導(dǎo)體量子點波導(dǎo)中漸近拋物型自相似光波的傳播性質(zhì)。首次研究了半導(dǎo)體量子點波導(dǎo)中漸近自相似光波的傳播性質(zhì)，得到了具有放大作用的高功率拋物型自相似脈沖。通過運用解析和數(shù)值兩種方法，比較分析了不同輸入脈沖下的自相似光波演化行為的區(qū)別，指出通過調(diào)節(jié)漸變系數(shù)可以達(dá)到控制輸出波形的目的。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選取適當(dāng)?shù)牧孔狱c及摻雜濃度時，獲得漸近拋物型光波所需的入射功率在實驗上是可以實現(xiàn)的。進(jìn)一步地

4、，基于以上理論結(jié)果提出了實驗上實現(xiàn)的可行性方案。此外，還探討了冪律次非線性介質(zhì)中漸近拋物型自相似光波的傳播性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)冪指數(shù)越高，越容易得到高功率拋物型脈沖。這些結(jié)果揭示了半導(dǎo)體量子點波導(dǎo)中自相似光脈沖的傳播性質(zhì)，為實驗上的觀測提供相關(guān)理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)作用。
　　3.研究漸變型雙芯光纖放大器中自相似脈沖的傳播性質(zhì)。探討了自聚焦和自散焦非線性效應(yīng)下的各種精確自相似解的動力學(xué)演化行為，包括W型解，U型解，鐘形解，三角函數(shù)解，橢圓函數(shù)解等。

5、研究結(jié)果顯示這些自相似光波的強(qiáng)度分布可以通過光源振幅來有效地進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。此外，著重討論了隧道效應(yīng)對自相似脈沖傳播過程的影響。最后，利用數(shù)值模擬方法，研究了孤子的穩(wěn)定性以及脈沖之間的相互作用。這些理論結(jié)果可以為漸變型雙芯光纖中自相似光脈沖傳播性質(zhì)的研究提供潛在的應(yīng)用價值和一定的理論基礎(chǔ)。
　　4.研究不均勻波導(dǎo)中的局域非線性波的演化性質(zhì)。獲得了折射率周期分布的不均勻波導(dǎo)中的局域非線性波的解析表達(dá)式。詳細(xì)討論了在不同折射率分布函數(shù)