非線性光學(xué)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(xué)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(duì)。通過(guò)研究孤子對(duì)的屬性和動(dòng)力學(xué)演變,可以為優(yōu)化非線性光學(xué)耦合器的性能提供參數(shù)指導(dǎo);而與此同時(shí),非線性機(jī)制的不同響應(yīng)特性和耦合器結(jié)構(gòu)的多樣性,也為空間光孤子的研究賦予了更豐富的內(nèi)容和意義。本論文主要目的之一是探討非局域非線性對(duì)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(lái)看,孤子也可以看作是一種光的局域。目前,嚴(yán)格周期陣列中的光孤子和無(wú)序波

2、導(dǎo)陣列中的光的安德森局域都是研究的熱點(diǎn)。但是,據(jù)我們所知無(wú)序體系中表面等離子波的安德森局域現(xiàn)象還未有報(bào)道。因此,本文的另一個(gè)目的是研究無(wú)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(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)尺度上的安德森局域。本研究主要內(nèi)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(xué)雙芯耦合器。采用變分法近似(Variational approximation-VA)預(yù)測(cè)了弱非局域非線性對(duì)孤子對(duì)稱性破缺(Symmetr

3、y breaking bifurcation-SBB)和穩(wěn)定性的影響。同時(shí),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(duì)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(jié)果顯示非局域非線性使得孤子的SBB分歧點(diǎn)移動(dòng)到更高的能量值區(qū)域,并且加強(qiáng)了不對(duì)稱孤子的穩(wěn)定性,最終使存在于整個(gè)區(qū)域中的不對(duì)稱孤子全部穩(wěn)定,而這一結(jié)果與VA方法預(yù)測(cè)的結(jié)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(yù)測(cè)了“線孤子”的對(duì)稱破缺,結(jié)果顯示相變導(dǎo)致了“線孤子”相應(yīng)的兩個(gè)分量的反對(duì)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?cái)嘈?yīng)以及非線性共同作用的結(jié)果。我們提出了由兩個(gè)半無(wú)限大離散波導(dǎo)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(duì)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(shí),不對(duì)稱孤子不再由對(duì)稱孤子破缺產(chǎn)生,而是獨(dú)立地存在。
　?、菬o(wú)序體