摻鐵鈮酸鋰晶體中單光束傳播時間行為的觀察和研究.pdf

1、窄光束由于線性衍射而在空間展寬。傳播在自聚焦介質中的亮光束和傳播在自散焦介質中的暗光束會自寫入能導向其自身的感應波導或類透鏡。當該波導的會聚作用嚴格平衡了光束的衍射發(fā)散時，窄光束便會以不變的尺寸和形狀在非線性介質中傳播，這就是光束自陷，即分別稱為亮和暗空間孤子。 自2000年以來，我們首次實驗觀察到在自散焦的LiNbO3：Fe晶體中傳播的一束亮光束的穩(wěn)態(tài)自陷或穩(wěn)態(tài)部分自陷。顯然，這對傳統(tǒng)的空間光孤子的理論提出了挑戰(zhàn)。為了深入了解

2、該現(xiàn)象的物理機制，在本論文工作中對其時間行為的特征進行了詳盡的、系統(tǒng)的實驗觀察，包括記錄了在各種幾何配置和實驗條件下(不同的光束傳播方向、入射光偏振、離焦點距離，兩束反向傳播的彼此非相干激光束，激光與白光入射等)，在不同輻照時間下的透射率，反射率，出射光斑形狀，讀出光強的空間分布，光束在介質內(nèi)的傳播軌跡，輻照區(qū)內(nèi)相應的折射率變化等，并將它們一一對照。在分析大量實驗事實的基礎上，我們總結了該現(xiàn)象的基本特征，即： 1.在輻照區(qū)內(nèi)的折

3、射率變化始終為負，即，△n＜0；2.垂直入射與傾斜入射時存在著類似的時間行為；3.e光與o光入射時存在著類似的時間行為；4.不同波長的入射激光存在著類似的時間行為，完全非相干白光也存在著類似的時間行為，但變化遠不如激光明顯，穩(wěn)態(tài)時不能實現(xiàn)完全自陷；5.強入射光能更快地達到穩(wěn)態(tài)完全自陷，弱入射光較慢地達到穩(wěn)態(tài)，但只能部分自陷；6.反向傳播的兩束互不相干的激光束會加強該自陷過程。7.晶體入射面位于透鏡焦點前、后及焦點處均存在類似的時間行為，

4、但前者的速度快于后者； 基于以上特征，我們提出了能初步解釋該時間行為的理論模型。在這個模型中，我們首次提出了在自散焦介質中，當輻照光強I遠大于暗輻照Id時，通過光折變飽和效應在由亮光束自寫入的低折射率區(qū)域內(nèi)，在穩(wěn)態(tài)時可以形成自導向亮光束的均勻光通道。在輻照初期在輸出端附近形成扇形效應的噪音柵在輻照后期對高頻光起到了Bragg衍射光柵的作用，從而將高頻光自衍射到光通道中，限制了光束的衍射發(fā)散并不斷加強了零頻光與低頻光。在光輻照區(qū)域

5、中的低折射率但曲率平緩區(qū)與光輻照邊緣區(qū)的高折射率梯度區(qū)共同構成了一個相位型的空間濾波器，這使低頻光能順利通過曲率平緩的“針孔區(qū)”，而使高頻光被高折射率梯度區(qū)偏折，然后通過噪音柵的Bragg衍射返回到入射光束中，從而限制了光束的衍射，使零頻光與低頻光不斷增強。而對于白光，由于不存在噪音柵，高頻光只能被高折射率梯度區(qū)偏折，而不能返回到入射光中，因而不能實現(xiàn)完全自陷。 本論文的創(chuàng)新點： 1.首次觀察到在LiNbO3：Fe晶體中