強(qiáng)非局域介質(zhì)中雙高階高斯光束耦合的傳輸特性.pdf

1、分類號(hào)：O43密級(jí)：公開學(xué)校代碼：10418學(xué)號(hào)：120994002碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文強(qiáng)非局域介質(zhì)中雙高階高斯光束耦合的傳輸特性強(qiáng)非局域介質(zhì)中雙高階高斯光束耦合的傳輸特性ThepropagationpropertiesofdoublehighderGaussianbeamsinstronglynonlocalmediumThepropagationpropertiesofdoublehighderGaussianbeamsinst

2、ronglynonlocalmedium作者姓名：徐志勇學(xué)院名稱：物理與電子信息學(xué)院一級(jí)學(xué)科名稱：物理學(xué)二級(jí)學(xué)科名稱：光學(xué)指導(dǎo)教師：王形華教授二○一五年六月六日贛南師范學(xué)院碩士學(xué)位論文I摘要摘要光束在傳輸時(shí)，其束寬由于介質(zhì)的自聚焦引起的壓縮和光束本身的衍射引起的展寬相抵消時(shí)，光束的橫向截面在傳輸過程中將不發(fā)生改變，這樣傳輸?shù)墓馐环Q為空間光孤子。一方面，由于這種特殊的傳輸特性，空間光孤子在信息處理及傳輸方面有廣闊的應(yīng)用前景；另一方面，空

3、間光孤子的深入研究可以為研發(fā)光引導(dǎo)光的全光開關(guān)提供理論指導(dǎo)。早期空間光孤子的探討絕大多數(shù)都是針對(duì)單光束情形，近年來，由于科技的發(fā)展和研究力度的加大，多極化矢量孤子也開始引起眾多學(xué)者的關(guān)注。矢量光孤子特性新穎，為非線性光學(xué)開拓了一些新的范疇，并將有效的促使全光器件的發(fā)展。本論文主要討論兩種不同非局域介質(zhì)中雙厄米高斯(HG)光束耦合時(shí)的傳輸特性；同時(shí)，對(duì)具有高斯響應(yīng)強(qiáng)非局域介質(zhì)中雙超高斯（SG）光束的傳輸特性也進(jìn)行了探討。本文主要內(nèi)容具體如

4、下：首先，介紹了幾類孤子的研究史及其概念，包括時(shí)間光孤子、空間光孤子、時(shí)空光孤子等；并對(duì)非局域非線性介質(zhì)中空間光孤子的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要介紹。其次，基于強(qiáng)非局域介質(zhì)中雙光束傳輸時(shí)滿足的非線性薛定諤耦合方程，通過變分近似的方法求出了正交偏振、中心重合的雙厄米高斯光束傳輸過程中各參量演化方程和以孤子傳輸?shù)呐R界功率。當(dāng)光束都以臨界功率射入介質(zhì)中時(shí)，可以得到雙厄米高斯空間光孤子并且都有大相移演化。當(dāng)兩光束入射功率不相等但其總功率等于臨界功率，兩

5、光束都作周期性呼吸傳輸，只是階數(shù)越大傳輸越不穩(wěn)定。形成的呼吸子，功率大的光束束寬被壓縮，功率小的光束束寬被展寬，且呼吸子中功率大的相移變化比功率小的更快。數(shù)值模擬對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光束階數(shù)5n?時(shí)，變分解與數(shù)值解比較一致。接著，運(yùn)用變分近似的方法研究了具有e指數(shù)衰減響應(yīng)函數(shù)的強(qiáng)非局域介質(zhì)中兩束正交偏振、中心重合的厄米高斯光束的傳輸，求出了兩光束傳輸時(shí)各參量演化方程和以孤子傳輸?shù)呐R界功率Pc。當(dāng)兩光束都以臨界功率入射到介質(zhì)中，可以得到厄米高斯型

6、空間光孤子；當(dāng)兩光束以總功率2Pc入射，但兩光束各自的入射功率不等時(shí)，兩光束以厄米高斯型呼吸子傳輸。通過數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，低階光束時(shí)，可以得到近似孤子解，當(dāng)光束的階數(shù)大于3時(shí)，則得不到孤子解。比較變分解與數(shù)值解，結(jié)果表明在光束的階數(shù)小于3時(shí)，變分解較好的反映了具有e指數(shù)響應(yīng)的介質(zhì)中兩厄米高斯光束的傳輸特性。最后，運(yùn)用變分法和數(shù)值模擬兩種方法研究了強(qiáng)非局域介質(zhì)中兩正交偏振超高斯光束耦合的傳輸特性。變分法研究表明，當(dāng)兩超高斯光束的初始總功率

7、等于某一臨界功率，且兩光束的初始束寬比滿足由兩光束階數(shù)決定的某一個(gè)特定參數(shù)時(shí)，在強(qiáng)非局域介質(zhì)中可以近似得到超高斯矢量孤子；而數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)非局域介質(zhì)中很難得到嚴(yán)格意義上的超高斯矢量孤子，只能得到呈周期性變化的矢量孤立波。同時(shí)還研究了其相移的變化，結(jié)果表明：隨著超高斯光束階數(shù)的增大，相移也越來越大，兩種解的誤差也有稍許的增大。關(guān)鍵詞：非線性光學(xué)；雙光束；非局域空間光孤子；變分法；數(shù)值模擬關(guān)鍵詞：非線性光學(xué)；雙光束；非局域空間光孤子