有限和缺陷調(diào)制格子中孤子特性研究.pdf

1、光束在非線性介質(zhì)傳輸過程中光束自然衍射效應(yīng)與介質(zhì)的非線性效應(yīng)相抵消，使得光束在傳播過程中不會發(fā)生橫向擴(kuò)展，從而在一段窄小的空間內(nèi)形成“自陷”，這就是空間光學(xué)孤子。由于空間光學(xué)孤子這種獨特的屬性，使之備受關(guān)注。尤其在2003年光誘導(dǎo)技術(shù)的報道之后，許多原本在大塊均勻介質(zhì)中根本不能實現(xiàn)的孤子特性在調(diào)制光學(xué)格子中被相繼發(fā)現(xiàn)。從此以后，對于空間光學(xué)孤子的研究主要集中在格子孤子領(lǐng)域。
　　 隨著材料科學(xué)、激光誘導(dǎo)技術(shù)以及蝕刻技術(shù)的不斷提高

2、，各種各樣的新型光學(xué)格子相繼出現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)上逐漸有先前報道的周期性調(diào)制光學(xué)格子過渡到非周期性調(diào)制格子，在空間上也由一維光學(xué)格子系統(tǒng)到多維度系統(tǒng)中。就作者本人對光學(xué)格子孤子的研究認(rèn)識，認(rèn)為一維系統(tǒng)調(diào)制光學(xué)格子中還是有很多尚未發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。就周期性調(diào)制光學(xué)格子所言，其所支持的孤子存在區(qū)域和穩(wěn)定性都取決于調(diào)制格子所對應(yīng)布洛赫帶-隙結(jié)構(gòu)，孤子只能出現(xiàn)在帶隙中，其剖面結(jié)構(gòu)由所對應(yīng)的非線性傳播常數(shù)在帶隙中的位置決定。那么針對于周期性調(diào)制格子數(shù)目有限的情

3、況下，孤子是否還會受到相對應(yīng)的帶-隙結(jié)構(gòu)的制約？
　　 本文就是在以此為研究背景下展開對于一維光學(xué)格子孤子的探究，文章主要目標(biāo)在于探究有限格子中所支持孤子傳輸特性，以及將不同類型的調(diào)制格子有機(jī)地結(jié)合起來，觀察傳輸于其中的孤子傳輸動力學(xué)行為及相關(guān)屬性。所取得的主要結(jié)果有如下兩個方面內(nèi)容:
　　 1.有限格子中對稱型與反對稱型孤子
　　 我們探究的這種模型光強分布在兩旁無窮遠(yuǎn)處為恒定的基座，并且兩邊基座以對稱型和反對

4、稱型幾何關(guān)系組成。這種存在于有限大格子嵌入自散焦飽和介質(zhì)中的孤子還有多種分類，包括異、同相位的對稱型和反對稱型結(jié)構(gòu)剖面。雖然基于調(diào)制格子的周期數(shù)目是有限的，但孤子的存在區(qū)域和穩(wěn)定性都受到周期性調(diào)制格子所對應(yīng)的帶-隙結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明:孤子的光強分布基座高度和廣義能流值都與介質(zhì)飽和系數(shù)成正比關(guān)系。特別是隨著非線性飽和系數(shù)或者格子周期數(shù)目的增加，傳輸不穩(wěn)定性能夠得到很好的抑制。此外，我們還發(fā)現(xiàn)有限大格子中所支持的同相位孤子的兩種結(jié)構(gòu)形

5、式，其中一種能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定傳輸。此次研究可以將無限大格子孤子和有限大格子孤子相聯(lián)系起來。
　　 2.表面缺陷扭結(jié)孤子
　　 對在自散焦克爾介質(zhì)與嵌有單格子或多格子的正負(fù)缺陷調(diào)制的半無限大光學(xué)格子之間的界面上所支持的非線性缺陷扭結(jié)孤子的存在區(qū)域、穩(wěn)定性以及傳播特性進(jìn)行介紹。研究發(fā)現(xiàn):隨著缺陷調(diào)制區(qū)域的變化，周期性調(diào)制格子所對應(yīng)的帶-隙結(jié)構(gòu)也將隨之改變，從而在根本上影響到缺陷孤子的存在區(qū)域和穩(wěn)定性。負(fù)缺陷調(diào)制的存在能夠削弱孤子