冷原子介質(zhì)中的空間渦旋孤子.pdf

1、空間渦旋孤子從空間孤子的研究發(fā)展而來，因其波前位錯(cuò)引起的渦旋和渦旋帶來的拓?fù)浜蓴?shù)而不同于簡單的空間光孤子。這些特點(diǎn)都為利用空間孤子開辟了新途徑并極大的豐富了對非線性光學(xué)的研究。目前人們在眾多非線性光學(xué)介質(zhì)中都觀察到了渦旋孤子，這些研究結(jié)果為光信息、光儲(chǔ)存、光計(jì)算等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供了幫助。現(xiàn)在對渦旋光孤子的研究主要集中在常溫介質(zhì)中，在低溫和超低溫介質(zhì)中卻鮮有報(bào)道。本論文研究了在電磁感應(yīng)透明(EIT)態(tài)下的冷原子系統(tǒng)中的空間渦旋光孤子。

2、
　　 本文首先介紹了冷原子介質(zhì)，并以有衰減的階梯型三能級原子系統(tǒng)為模型，分析了冷原子介質(zhì)在干涉耦合狀態(tài)下的電磁感應(yīng)透明技術(shù)，研究了冷原子介質(zhì)對光的折射率影響，得到EIT態(tài)下的冷原子介質(zhì)對探測光具有極大的非線性折射率和極低的吸收率，因而冷原子可以作為研究非線性光學(xué)的良好介質(zhì)。然后本文從基本的電磁波方程出發(fā)推導(dǎo)了空間光孤子方程及其解，討論了暗亮空間渦旋孤子的產(chǎn)生和穩(wěn)定性，研究了亮渦旋孤子波前相位調(diào)制的穩(wěn)定性，得到光的線性衍射被介質(zhì)

3、中的非線性折射率抵消時(shí)就能產(chǎn)生穩(wěn)定空間渦旋孤子的結(jié)論。
　　 在第四章中我們將非線性光學(xué)引入到冷原子介質(zhì)，具體研究了有衰減三能級原子模型下的冷原子系統(tǒng)中的空間渦旋孤子。文中先采用理論近似和數(shù)值模擬的方法，并選擇適當(dāng)?shù)膮⒘繑?shù)值，在介質(zhì)中得到了滿足非線性薛定諤方程表征的暗亮空間渦旋孤子；然后利用微擾法和合適的實(shí)驗(yàn)參數(shù)對渦旋孤子的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，得出孤子在加微擾條件下仍能保持穩(wěn)定，并且暗孤子較亮孤子容易保持穩(wěn)定，對不同狀態(tài)的亮孤子有

4、一個(gè)使其能夠保持穩(wěn)定的傳播常數(shù)閾值βxt；最后用數(shù)值模擬的方法研究了冷原子介質(zhì)中環(huán)狀亮渦旋孤子間的相互作用，結(jié)果表明孤子間距大于半徑時(shí)孤子對沒有相互影響，小于半徑時(shí)孤子對仍能保持穩(wěn)定傳輸。
　　 這些研究結(jié)果表明，在冷原子介質(zhì)中滿足條件的入射光能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的暗亮空間渦旋孤子。EIT態(tài)下的冷原子介質(zhì)不同于常溫下非局域非線性介質(zhì)中的穩(wěn)定性條件說明其類似于電磁學(xué)中的超導(dǎo)體，是理想的非線性光學(xué)研究介質(zhì)。本文在三能級階梯型冷原子模型中的研