負折射材料中啁啾暗孤立波的傳輸特性研究.pdf

1、負折射材料是一種新型的人工材料，通過設(shè)計構(gòu)成材料的基本單元及其排列方式，可以同時實現(xiàn)負的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，從而表現(xiàn)出負折射率特性。負折射材料因具有負相速度、逆Doppler效應(yīng)、逆Goos-H(a)nchen位移等特殊的電磁性質(zhì)使其成為最近熱門研究課題之一。隨著材料制備工藝的提高，基礎(chǔ)理論的完善，有關(guān)負折射率材料的研究在電磁學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)和通信等領(lǐng)域飛速發(fā)展并取得諸多研究成果。伴隨著近紅外以及光頻段負折射率材料的成功研制，光頻波段負折

2、射率材料中的線性和非線性現(xiàn)象引起了人們廣泛的關(guān)注，光脈沖在負折射率材料的非線性傳輸成為新的研究熱點之一。
　　本文主要研究了負折射率材料中帶有非線性啁啾的暗孤立波傳輸特性。以負折射率材料中描述超短脈沖傳輸?shù)臍w一化薛定諤方程為模型，通過擬解法獲得一種負折射率材料中的啁啾暗孤波，并詳細分析了其傳輸穩(wěn)定性和相互作用特性。這些研究結(jié)果對進一步研究負折射率材料中孤立波的穩(wěn)定傳輸提供了一定的理論依據(jù)。本文主要分為以下幾個部分:
　　(1

3、)介紹了負折射率材料的概念及其不同于常規(guī)材料的獨特性質(zhì)，綜述了近年來負折射率材料中超短脈沖傳輸?shù)膰鴥?nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　(2)基于負折射率材料中描述超短脈沖傳輸?shù)臍w一化非線性薛定諤方程，依據(jù)Drude色散模型，詳細分析了各階線性和非線性效應(yīng)對光波頻率的依賴。采用擬解方法，得到了一種帶有非線性啁啾的暗孤立波解，并詳細分析了這種啁啾暗孤立波在負折射材料中的傳輸特性。與普通材料中的暗孤波不同，該啁啾暗孤波只能存在于反常色散區(qū)，而且孤波的速

4、度影響非線性啁啾的大小和孤波幅度。另外，我們數(shù)值研究了該啁啾暗孤波在負折射材料中的穩(wěn)定性。
　　(3)在啁啾暗孤立波精確解的基礎(chǔ)上，數(shù)值研究了負折射材料中非線性啁啾暗孤立波的相互作用情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然孤立波間僅具有微弱的排斥效應(yīng)，但是受到非線性啁啾影響，在脈沖傳輸背景上產(chǎn)生大量輻射。通過對不同振幅，不同脈寬以及不同波速的兩個啁啾暗孤波間相互作用的研究，發(fā)現(xiàn)采用合適的初始振幅比，初始脈寬比以及較大的波速可以有效地減弱由非線性啁啾應(yīng)