負(fù)折射介質(zhì)中孤子脈沖傳輸?shù)臄?shù)值模擬研究.pdf

1、負(fù)折射介質(zhì)是近年來人工合成的一種新奇的材料，它同時具有負(fù)的介電常數(shù)和負(fù)的磁導(dǎo)率。目前，已經(jīng)能夠從微波段到紅外甚至光波段實現(xiàn)負(fù)折射材料，這種進(jìn)展對材料、光電子、通信等領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性的影響。開展負(fù)折射介質(zhì)中孤子脈沖的傳輸研究不僅拓展了傳統(tǒng)的非線性光學(xué)領(lǐng)域，還有望導(dǎo)致產(chǎn)生全新的操縱光的技術(shù)，從而發(fā)展出新型光電子器件。本文結(jié)合最新的負(fù)折射介質(zhì)的獨特性質(zhì)和傳統(tǒng)的非線性光學(xué)的基本原理研究孤子脈沖在負(fù)折射介質(zhì)中的傳輸，建立孤子脈沖在負(fù)折射介質(zhì)中傳輸

2、的物理意義清晰、數(shù)學(xué)形式簡潔的理論模型，用數(shù)值模擬方法求解理論模型，揭示出孤子脈沖傳輸?shù)男卢F(xiàn)象和新特性并分析其物理原因。取得的主要成果如下： 第一，除了折射率符號相反以外，負(fù)折射介質(zhì)與常規(guī)的光學(xué)介質(zhì)的最大區(qū)別在于負(fù)折射介質(zhì)還具有色散磁導(dǎo)率。這就要求我們必須結(jié)合介質(zhì)的特性和孤子脈沖的特性重新建立孤子脈沖在負(fù)折射介質(zhì)中的傳輸模型，為研究負(fù)折射介質(zhì)中孤子脈沖的傳輸特性奠定理論基礎(chǔ)。我們從Maxwell 方程組出發(fā)，結(jié)合常規(guī)的孤子脈沖傳

3、輸理論和負(fù)折射介質(zhì)的特性，得到了一個描述負(fù)折射介質(zhì)中電場脈沖非線性傳輸?shù)睦碚撃Ｐ汀＿@個模型清晰地體現(xiàn)了負(fù)折射介質(zhì)特有的屬性對孤子脈沖傳輸?shù)挠绊?，揭示了色散磁?dǎo)率和磁的非線性特性導(dǎo)致的負(fù)折射介質(zhì)與常規(guī)介質(zhì)中脈沖傳輸?shù)牟顒e。 第二，負(fù)折射介質(zhì)中孤子脈沖的傳輸受多種因素的制約，理論分析十分復(fù)雜，數(shù)值模擬成為重要的分析手段。我們基于負(fù)折射介質(zhì)中電場脈沖非線性傳輸?shù)睦碚撃Ｐ妥灾鏖_發(fā)了能模擬孤子脈沖線性和非線性傳輸過程的計算機(jī)程序，并與文獻(xiàn)