光纖環(huán)形腔中的時(shí)域克爾腔孤子動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、光纖中的孤子傳輸和演化作為非線性光纖光學(xué)的重要組成部分，獲得了廣泛而深入的研究。光纖環(huán)形腔中的時(shí)域克爾腔孤子是通過平衡脈沖光在諧振腔內(nèi)的增益、損耗、色散和非線性效應(yīng)所形成的局域化耗散結(jié)構(gòu)，具有深刻的物理內(nèi)涵和豐富的動(dòng)力學(xué)特性，在全光信息存儲(chǔ)和處理等方面展現(xiàn)出重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文理論和實(shí)驗(yàn)研究了光纖環(huán)形腔中的時(shí)域克爾腔孤子。首先文章綜述了時(shí)域腔孤子領(lǐng)域的研究進(jìn)展，在對(duì)光纖中脈沖非線性傳輸特性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了時(shí)域克爾腔

2、孤子的理論模型，模擬了光纖腔中孤子產(chǎn)生、演化的動(dòng)力學(xué)過程，進(jìn)一步提出了實(shí)現(xiàn)腔孤子調(diào)控的方法，并開展了實(shí)驗(yàn)研究。論文的主要研究內(nèi)容和成果包括：
　　1、理論研究了光纖中的光脈沖演化過程。利用廣義非線性薛定諤方程建立了光纖中的脈沖演化模型，對(duì)基于ZBLAN光纖的中紅外超連續(xù)產(chǎn)生進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究超連續(xù)譜產(chǎn)生過程的孤子分裂、孤子自頻移等現(xiàn)象。
　　2、利用 Lugiato-Lefever方程（LL方程）分析了無源光纖環(huán)形腔中調(diào)制

3、不穩(wěn)定性、腔孤子的動(dòng)力學(xué)特性。基于非線性薛定諤方程和平均場(chǎng)模型推導(dǎo)了無源光纖環(huán)形腔中LL方程，分析了腔內(nèi)的靜態(tài)連續(xù)解和雙穩(wěn)態(tài)、調(diào)制不穩(wěn)等特性，數(shù)值模擬并分析了穩(wěn)定和脈動(dòng)腔孤子的特點(diǎn)和演化過程。
　　3、理論分析了無源光纖環(huán)形腔中腔孤子的演化和調(diào)控機(jī)制，提出了一種利用腔孤子實(shí)現(xiàn)全光信息存儲(chǔ)和處理的方法。首先研究了相位擾動(dòng)對(duì)腔孤子的作用，發(fā)現(xiàn)通過引入適當(dāng)?shù)南辔徽{(diào)制能夠?qū)崿F(xiàn)光纖腔中靜態(tài)連續(xù)解和腔孤子之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)腔孤子的寫入和擦除，并

4、分析了相位調(diào)制寬度以及光纖腔泵浦功率對(duì)寫入與擦除的影響。接著研究了泵浦光場(chǎng)的相位調(diào)制對(duì)孤子位置的影響，通過引入正弦相位調(diào)制使孤子被捕獲在正弦峰值區(qū)域，實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)孤子位置的鎖定。將腔孤子的寫入、擦除和位置鎖定技術(shù)相結(jié)合，提出了一種利用腔孤子實(shí)現(xiàn)信息全光存儲(chǔ)及處理的方法。分析了三階色散效應(yīng)對(duì)于腔孤子演化的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)二階色散較小時(shí)三階色散會(huì)造成孤子相對(duì)移動(dòng)并在時(shí)域上形成不對(duì)稱的振蕩結(jié)構(gòu)。
　　4、搭建了基于光纖環(huán)形腔的腔孤子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采