平移诱导光折变空间亮孤子的演化及相互作用特性研究

摘要

多年来，在非线性光学领域，光折变空间孤子一直是人们研究的热点。基于光折变空间孤子功率低、响应快和非线性强等特点，它在光开关、光波导以及光互联等相关领域具有潜在的应用价值。此外，与许多其它类型的孤子相比，光折变孤子更容易实现，所以基于以上特点，可以利用其分析或验证孤子或孤子间的普遍性质。
　　本文提出了一套统一的理论模型，该模型弥补了以前理论体系中的不足，并与实验现象很好得契合。接下来，我们通过光束平移诱导的铌酸锂晶体和铌酸锶钡晶体中光折变空间孤子的形成与自弯曲实验来验证模型的准确性。基于以上理论，我们推导了相应的非线性薛定谔方程，为光孤子轮廓特征、演化以及相互作用的数值分析提供了理论基础。
　　光孤子的演化特性是光孤子传输过程中的基本特性，其主要研究光束在行进过程中的传播特性。为了在演化过程中选择合适的初始态，我们首先对光孤子的轮廓特征进行了数值分析。接下来，我们结合光束平移诱导的铌酸锂晶体和铌酸锶钡晶体中的光折变空间孤子实验，通过建立统一的物理模型，详细模拟并分析了光孤子的演化等特性。
　　光折变孤子间的碰撞特性向来是该领域内近年来研究的热点。首先，我们介绍了平移诱导光折变空间亮孤子相互作用观测实验的配置，并在分析非线性薛定谔方程的基础上，我们利用分步傅立叶变换法，数值模拟了非线性介质中的高斯型空间光孤子的相互作用并与Fe∶LiNbO3的实验结果进行比较，且研究了不同相位差、不同光强比以及扩散效应对孤子相互作用的影响。此外，我们还进一步模拟了多光束入射时光孤子间的相互作用。平移诱导下光折变空间孤子的相互作用特性与一般光折变空间孤子的相互作用的各项性质是基本一致的，这是由于其非线性薛定谔方程的表述形式与一般光折变空间孤子的表述上只存在平移速度相关的系数差异的特点决定了。这也说明了平移诱导下产生的是的确是一种稳态的光折变空间孤子，能够验证我们提出的物理模型的准确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 光折变效应及其光折变空间孤子

1．2．1 光折变效应

1．2．2 光折变空间孤子理论

1．3 光折变空间孤子的演化

1．4 光折变空间孤子的相互作用

1．5 主要研究内容和论文结构安排

第二章 平移诱导光折变空间亮孤子演化特性研究

2．1 引言

2．2 平移诱导光折变空间亮孤子观测实验

2．3 平移诱导光折变空间亮孤子理论模型

2．3．1 光孤子理论模型

2．3．2 光孤子的形成

2．3．3 光孤子的弯曲特性

2．4 光孤子轮廓特征

2．5 光孤子演化的数值分析

2．6 本章小结

第三章 平移诱导空间亮孤子相互作用研究

3．1 引言

3．2 平移诱导光折变空间亮孤子相互作用观测实验

3．3 平移诱导空间亮孤子相互作用

3．4 含扩散效应时光孤子的相互作用

3．5 多个平移诱导空间亮孤子的相互作用

3．6 本章小结

第四章 总结与展望

4．1 全文总结

4．2 主要创新点

4．3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要学术研究成果

攻读硕士学位期间参与的课题