光折變光子晶格中空間光孤子傳輸研究.pdf

1、光折變效應(yīng)是光致折射率改變效應(yīng)的簡稱，這是一種弱光非線性光學(xué)效應(yīng)，由于其對功率的要求、飽和性、穩(wěn)定性等方面的優(yōu)越性，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。研究光折變介質(zhì)和周期性光折變光子晶格中的光孤子傳輸與控制，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。特別是，由于周期性光子晶格獨(dú)特的性質(zhì)，使得它可以制作具有全新功能的或以前所不能制作的高性能器件，而這些器件在光通信上有重要的用途。本文利用數(shù)值分析方法研究了在光折變介質(zhì)以及具有橫向折射率周期性調(diào)制的光折變周期性光子晶

2、格中孤子的傳輸和控制。 本文從麥克斯韋方程組出發(fā)，推導(dǎo)了光折變介質(zhì)和周期性光折變光子晶格空間孤子傳輸所遵循的非線性薛定諤方程?？臻g光孤子在光折變介質(zhì)中傳輸時(shí)，由于孤子階數(shù)不同，表現(xiàn)出不同的傳輸特性。一階孤子能夠穩(wěn)定傳輸，而二階孤子隨傳輸距離表現(xiàn)出周期性的展寬和壓縮。對于孤子相互作用來說，一階同相光孤子發(fā)生周期性碰撞，反相則相互排斥。二階空間光孤子不僅表現(xiàn)出周期性碰撞（同相）和排斥（反相），同時(shí)還由于二階孤子在微擾作用下的不穩(wěn)定性

3、，每個(gè)孤子同時(shí)還發(fā)生了分裂。 在光折變介質(zhì)中，利用平面波干涉可以誘導(dǎo)周期性光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括一維和二維結(jié)構(gòu)，這稱之為光子晶格或光學(xué)格子。光孤子在這種周期性結(jié)構(gòu)中傳輸時(shí)，表現(xiàn)出分立特性。本文的研究表明，空間光孤子的這種分立性與形成光折變空間孤子的外加偏置電場、格子寬度和深度以及入射孤子本身的性質(zhì)都有很大的關(guān)系，研究它們對分立孤子傳輸?shù)挠绊懀兄匾睦碚撝笇?dǎo)意義。 周期性結(jié)構(gòu)普遍存在于物理的各個(gè)領(lǐng)域，研究光孤子在光子晶格中的傳

4、輸，更重要的是為了實(shí)現(xiàn)對光孤子的控制，同時(shí)也將對其他的領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本文從這個(gè)角度出發(fā)，研究了光孤子在均勻光折變介質(zhì)與光子晶格界面上產(chǎn)生的特殊反射和折射現(xiàn)象；光孤子與周期性格子的相對寬度對于其相互作用有重大的影響；高斯型孤子在光子晶格中具有隨入射角度選擇輸出格子的路由開關(guān)特性，這些都為實(shí)現(xiàn)周期性光子晶格中的孤子控制提供了一定的理論基礎(chǔ)。誠然，光子晶格中的孤子控制，還將有許許多多的方法有待研究和開發(fā)，它將在通信等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前