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。當(dāng)一束光射入光伏光折變材料中,材料內(nèi)部會產(chǎn)生很強的光生伏打電場,該電場通過線性電光效應(yīng)使光照區(qū)折射率發(fā)生變化,產(chǎn)生類透鏡效應(yīng),使光束發(fā)生自陷,進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,并能形成穩(wěn)定的二維光強分布,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性光學(xué)領(lǐng)域前沿研究熱點之

2、一。 論文首先在存在光伏效應(yīng)條件下,從光折變動力學(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方程,給出了光伏明、暗孤子的數(shù)值積分表達式。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,即光伏場的電場方向與晶體光軸方向相同時,光伏光折變晶體中才能形成光伏明孤子。只有α<0,即光伏電場的方向和晶體光軸的方向相反時,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)入射光束強度幅值和晶體自身暗輻射之比超出一定限度的時候,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,并且對計算結(jié)果進行討論。結(jié)果表明,亮孤子光束中心的運動軌跡為拋物線,并且其空間頻率分量都隨傳播距離而線性移動。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散效應(yīng)的光伏孤子自彎曲程度的顯式表達式。 本文在忽略擴散效應(yīng)的條件下,通過

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,光伏暗孤子的振幅與脈寬的乘積守恒(被稱為絕熱關(guān)系式),即有暗孤子的面積守恒,這