有限和缺陷調制格子中孤子特性研究.pdf

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

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

3、況下，孤子是否還會受到相對應的帶-隙結構的制約？
　　 本文就是在以此為研究背景下展開對于一維光學格子孤子的探究，文章主要目標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制格子有機地結合起來，觀察傳輸于其中的孤子傳輸動力學行為及相關屬性。所取得的主要結果有如下兩個方面內容:
　　 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、稱型幾何關系組成。這種存在于有限大格子嵌入自散焦飽和介質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構剖面。雖然基于調制格子的周期數目是有限的，但孤子的存在區(qū)域和穩(wěn)定性都受到周期性調制格子所對應的帶-隙結構的影響。研究結果表明:孤子的光強分布基座高度和廣義能流值都與介質飽和系數成正比關系。特別是隨著非線性飽和系數或者格子周期數目的增加，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構形

5、式，其中一種能夠實現(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.表面缺陷扭結孤子
　　 對在自散焦克爾介質與嵌有單格子或多格子的正負缺陷調制的半無限大光學格子之間的界面上所支持的非線性缺陷扭結孤子的存在區(qū)域、穩(wěn)定性以及傳播特性進行介紹。研究發(fā)現(xiàn):隨著缺陷調制區(qū)域的變化，周期性調制格子所對應的帶-隙結構也將隨之改變，從而在根本上影響到缺陷孤子的存在區(qū)域和穩(wěn)定性。負缺陷調制的存在能夠削弱孤子