光伏光孤子傳輸特性及其應(yīng)用研究.pdf

1、光伏孤子是指在塊狀光折變材料的光生伏打電場(chǎng)的作用下形成的一種空間光孤子,它的產(chǎn)生不需要外加電場(chǎng)。當(dāng)一束光射入光伏光折變材料中,材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的光生伏打電場(chǎng),該電場(chǎng)通過(guò)線(xiàn)性電光效應(yīng)使光照區(qū)折射率發(fā)生變化,產(chǎn)生類(lèi)透鏡效應(yīng),使光束發(fā)生自陷,進(jìn)而形成光伏空間孤子。光伏空間孤子形成只需很低功率的入射光強(qiáng),并能形成穩(wěn)定的二維光強(qiáng)分布,它在集成光學(xué)、光信息處理以及光通信等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在,光伏空間孤子已成為非線(xiàn)性光學(xué)領(lǐng)域前沿研究熱點(diǎn)之

2、一。 論文首先在存在光伏效應(yīng)條件下,從光折變動(dòng)力學(xué)方程出發(fā),推導(dǎo)出了光束在光伏光折變晶體中的一維波動(dòng)方程,給出了光伏明、暗孤子的數(shù)值積分表達(dá)式。從理論上證明了光伏孤子起源于光伏效應(yīng),討論了光伏空間孤子(亮、暗)的形成條件,只有當(dāng)α>0時(shí),即光伏場(chǎng)的電場(chǎng)方向與晶體光軸方向相同時(shí),光伏光折變晶體中才能形成光伏明孤子。只有α<0,即光伏電場(chǎng)的方向和晶體光軸的方向相反時(shí),光伏光折變晶體中就能形成暗光伏空間光孤子。孤子的形成還和孤子的初始

3、振幅有關(guān)系,當(dāng)入射光束強(qiáng)度幅值和晶體自身暗輻射之比超出一定限度的時(shí)候,孤子不存在。 論文發(fā)展了光伏空間孤子的自偏轉(zhuǎn)理論,用微擾法研究了光伏明空間孤子的自偏轉(zhuǎn)特性,并且對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行討論。結(jié)果表明,亮孤子光束中心的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線(xiàn),并且其空間頻率分量都隨傳播距離而線(xiàn)性移動(dòng)。本文給出了小振幅條件下光折變晶體中亮、暗光伏孤子的解析解、孤子寬度以及起源于擴(kuò)散效應(yīng)的光伏孤子自彎曲程度的顯式表達(dá)式。 本文在忽略擴(kuò)散效應(yīng)的條件下,通過(guò)

4、求解包含損耗因子在內(nèi)的光波演化方程,研究了損耗對(duì)光伏明暗空間孤子演化特性的影響,得到了暗孤子解,分析了這種孤子波在有耗介質(zhì)中傳播時(shí)的演化特性。得到了晶體中的小損耗使得孤子的振幅隨傳輸距離ξ衰減,孤子的中心位置發(fā)生了漂移,而孤子的脈寬隨傳輸距離ξ在展寬,孤子的振幅隨傳輸距離ξ按照exp(-2Γξ)作指數(shù)衰減,脈寬按照exp(2Γξ)作指數(shù)展寬。因此在存在損耗時(shí),光伏暗孤子的振幅與脈寬的乘積守恒(被稱(chēng)為絕熱關(guān)系式),即有暗孤子的面積守恒,這