負(fù)折射材料中啁啾暗孤立波的傳輸特性研究.pdf

1、負(fù)折射材料是一種新型的人工材料，通過設(shè)計(jì)構(gòu)成材料的基本單元及其排列方式，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，從而表現(xiàn)出負(fù)折射率特性。負(fù)折射材料因具有負(fù)相速度、逆Doppler效應(yīng)、逆Goos-H(a)nchen位移等特殊的電磁性質(zhì)使其成為最近熱門研究課題之一。隨著材料制備工藝的提高，基礎(chǔ)理論的完善，有關(guān)負(fù)折射率材料的研究在電磁學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)和通信等領(lǐng)域飛速發(fā)展并取得諸多研究成果。伴隨著近紅外以及光頻段負(fù)折射率材料的成功研制，光頻波段負(fù)折

2、射率材料中的線性和非線性現(xiàn)象引起了人們廣泛的關(guān)注，光脈沖在負(fù)折射率材料的非線性傳輸成為新的研究熱點(diǎn)之一。
　　本文主要研究了負(fù)折射率材料中帶有非線性啁啾的暗孤立波傳輸特性。以負(fù)折射率材料中描述超短脈沖傳輸?shù)臍w一化薛定諤方程為模型，通過擬解法獲得一種負(fù)折射率材料中的啁啾暗孤波，并詳細(xì)分析了其傳輸穩(wěn)定性和相互作用特性。這些研究結(jié)果對(duì)進(jìn)一步研究負(fù)折射率材料中孤立波的穩(wěn)定傳輸提供了一定的理論依據(jù)。本文主要分為以下幾個(gè)部分:
　　(1

3、)介紹了負(fù)折射率材料的概念及其不同于常規(guī)材料的獨(dú)特性質(zhì)，綜述了近年來負(fù)折射率材料中超短脈沖傳輸?shù)膰?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　(2)基于負(fù)折射率材料中描述超短脈沖傳輸?shù)臍w一化非線性薛定諤方程，依據(jù)Drude色散模型，詳細(xì)分析了各階線性和非線性效應(yīng)對(duì)光波頻率的依賴。采用擬解方法，得到了一種帶有非線性啁啾的暗孤立波解，并詳細(xì)分析了這種啁啾暗孤立波在負(fù)折射材料中的傳輸特性。與普通材料中的暗孤波不同，該啁啾暗孤波只能存在于反常色散區(qū)，而且孤波的速

4、度影響非線性啁啾的大小和孤波幅度。另外，我們數(shù)值研究了該啁啾暗孤波在負(fù)折射材料中的穩(wěn)定性。
　　(3)在啁啾暗孤立波精確解的基礎(chǔ)上，數(shù)值研究了負(fù)折射材料中非線性啁啾暗孤立波的相互作用情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然孤立波間僅具有微弱的排斥效應(yīng)，但是受到非線性啁啾影響，在脈沖傳輸背景上產(chǎn)生大量輻射。通過對(duì)不同振幅，不同脈寬以及不同波速的兩個(gè)啁啾暗孤波間相互作用的研究，發(fā)現(xiàn)采用合適的初始振幅比，初始脈寬比以及較大的波速可以有效地減弱由非線性啁啾應(yīng)