非線性光學耦合器中的孤子和表面等離子波的安德森局域.pdf

1、研究非線性光學耦合器特性的一種有效方法是研究耦合器中存在的孤子對。通過研究孤子對的屬性和動力學演變,可以為優(yōu)化非線性光學耦合器的性能提供參數(shù)指導;而與此同時,非線性機制的不同響應特性和耦合器結構的多樣性,也為空間光孤子的研究賦予了更豐富的內容和意義。本論文主要目的之一是探討非局域非線性對耦合器中孤子的影響以及非線性耦合器中表面格子孤子的行為。從光束的衍射抑制這一角度來看,孤子也可以看作是一種光的局域。目前,嚴格周期陣列中的光孤子和無序波

2、導陣列中的光的安德森局域都是研究的熱點。但是,據(jù)我們所知無序體系中表面等離子波的安德森局域現(xiàn)象還未有報道。因此,本文的另一個目的是研究無序金屬納米線陣列中的表面等離子波的本征模式分布,期待實現(xiàn)亞波長尺度上的安德森局域。本研究主要內容包括：
　?、叛芯苛巳醴蔷钟蚍蔷€性和極端非局域非線性條件下的光學雙芯耦合器。采用變分法近似(Variational approximation-VA)預測了弱非局域非線性對孤子對稱性破缺(Symmetr

3、y breaking bifurcation-SBB)和穩(wěn)定性的影響。同時,采用系統(tǒng)的數(shù)值方法研究了系統(tǒng)中存在的三種孤子類型及其對稱性破缺,并采用微擾傳輸法分析了孤子的穩(wěn)定性。研究結果顯示非局域非線性使得孤子的SBB分歧點移動到更高的能量值區(qū)域,并且加強了不對稱孤子的穩(wěn)定性,最終使存在于整個區(qū)域中的不對稱孤子全部穩(wěn)定,而這一結果與VA方法預測的結果吻合很好。在極端非局域非線性情況下,我們提出了基于Snyder-Mitchell(SM)模

4、型的耦合器模型,并且采用VA方法預測了“線孤子”的對稱破缺,結果顯示相變導致了“線孤子”相應的兩個分量的反對稱自發(fā)破缺。
　?、票砻娓褡庸伦邮怯上到y(tǒng)的離散性和邊界截斷效應以及非線性共同作用的結果。我們提出了由兩個半無限大離散波導陣列組成的耦合器模型,并采用變分法和數(shù)值分析法,分析了表面格子孤子的三種類型及其對稱性破缺和穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)在耦合常數(shù)低于某一臨界值時,不對稱孤子不再由對稱孤子破缺產生,而是獨立地存在。
　?、菬o序體