一維光學(xué)格子中帶隙光孤子的研究.pdf

1、光學(xué)空間孤子是指由于光學(xué)材料的非線性效應(yīng)而使光束保持不擴(kuò)散的一種傳播狀態(tài)。這種非線性材料可以是Kerr介質(zhì)，也可以是光折變介質(zhì)。由于光折變介質(zhì)可以用很弱的光功率(微瓦至毫瓦)實(shí)現(xiàn)很明顯的非線性效應(yīng)，并且，光折變介質(zhì)具有光波導(dǎo)和光開關(guān)的應(yīng)用潛力，因此，光折變介質(zhì)的非線性效應(yīng)引起了人們的極大關(guān)注。 本論文利用光折變介質(zhì)材料形成光學(xué)格子，研究帶隙光孤子的形成及其傳輸，發(fā)現(xiàn)了很多有趣的新現(xiàn)象，具體結(jié)果如下： (1)在單一周期光學(xué)

2、品格中，首先研究了表面缺陷帶隙孤子。研究表明：當(dāng)表面缺陷具有正缺陷(吸引)時(shí)，表面缺陷帶隙孤子只存在于第一帶隙，且在低功率和高功率時(shí)帶隙孤子能穩(wěn)定傳輸，而在中等功率和更高功率時(shí)帶隙孤子不能穩(wěn)定傳輸；當(dāng)表面缺陷具有負(fù)缺陷(排斥)時(shí)，表面缺陷帶隙孤子只存在于第二帶隙，且?guī)豆伦幽芊€(wěn)定傳輸。論文中還研究了表面缺陷線性模在缺陷格子中存在的情況，研究發(fā)現(xiàn)：表面缺陷能局域線性模，對(duì)于正缺陷，表面缺陷線性模存在于第一帶隙和第二帶隙；而對(duì)于負(fù)缺陷，表面

3、缺陷線性模存在于第二帶隙；由于這些線性模被強(qiáng)烈地局域在表面缺陷處，因此，它們可以穩(wěn)定傳輸很長的距離。用與線性模相似的高斯光束入射，發(fā)現(xiàn)高斯光束很容易激發(fā)出表面缺陷線性模，并且如果高斯光束以很小的角度入射到缺陷處，傳輸時(shí)就出現(xiàn)搖搖擺擺的現(xiàn)象。 (2)在超晶格(雙周期光學(xué)晶格)中，當(dāng)均勻介質(zhì)和格子之間的一個(gè)格子作為缺陷(表面缺陷)受調(diào)制時(shí)，情況又會(huì)如何?研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)表面缺陷具有正缺陷(吸引)時(shí)，表面缺陷超晶格帶隙孤子在低功率時(shí)能穩(wěn)定

4、傳輸，而在高功率時(shí)不能穩(wěn)定傳輸；但當(dāng)表面缺陷為負(fù)缺陷(排斥)時(shí)，表面缺陷超晶格帶隙孤子不僅穩(wěn)定存在于第一帶隙，而且穩(wěn)定存在于第二帶隙，此時(shí)存在于第一帶隙的孤子反映出缺陷對(duì)孤子影響變小，表面缺陷超晶格帶隙孤子變?yōu)楸砻娉Ц駧豆伦?，孤子的穩(wěn)定性表現(xiàn)出在低功率和中等功率時(shí)能穩(wěn)定傳輸，而在低功率和中等功率之間一個(gè)小范圍內(nèi)以及高功率時(shí)不能穩(wěn)定傳輸；當(dāng)缺陷強(qiáng)度峰值與格子強(qiáng)度峰值相近時(shí)，帶隙孤子仍然存在于第一帶隙，其穩(wěn)定性與負(fù)缺陷時(shí)的第一帶隙孤子相

5、似。 (3)在超晶格中引入缺陷，研究缺陷帶隙孤子穩(wěn)定存在的情況。研究分析表明：當(dāng)缺陷具有正缺陷(吸引)時(shí)，帶隙孤子只存在于第一帶隙，且在低功率時(shí)帶隙孤子能穩(wěn)定傳輸，而在高功率時(shí)帶隙孤子不能穩(wěn)定傳輸；當(dāng)缺陷具有負(fù)缺陷(排斥)時(shí)，大部分的帶隙孤子只存在于第二帶隙，且?guī)豆伦幽芊€(wěn)定傳輸，即隨著缺陷的加深，帶隙孤子從第一帶隙移到第二帶隙；當(dāng)缺陷強(qiáng)度峰值與格子強(qiáng)度峰值相近時(shí)，帶隙孤子存在于第一帶隙，而且在低功率時(shí)穩(wěn)定傳輸，而在更低功率和高