非局域介質中空間孤子的相互作用及光束調控.pdf

1、由于非局域空間孤子具有奇特的性質,以及在光信息處理和光連接方面的潛在運用,非局域空間孤子吸引了一輪又一輪的研究熱潮。非局域非線性的概念在光學中早已建立,指材料中某點的非線性響應不僅和該點的光強有關,還和該點周圍區(qū)域的光強有關。眾所周知,非局域效應對材料的非線性響應具有空間平均效應。因此,和局域孤子相比,非局域孤子具有許多奇特的性質,如在很低的入射光強下即可產(chǎn)生、非相干光能形成孤子。此外,非局域非線性影響了孤子的形狀和動力學行為,如位相相

2、反的非局域亮孤子間存在相互吸引、非局域暗孤子間存在相互吸引力。本論文主要探討非局域介質中暗孤子的動力學行為和非局域介質中光束的控制。
　　利用變分法研究了具有自散焦非線性的向列相液晶中暗孤子和灰孤子的特性。發(fā)現(xiàn)非局域程度不僅影響暗孤子和灰孤子的寬度,還影響了灰孤子的橫向移動速率。發(fā)現(xiàn)在弱非局域情況下,暗孤子寬度隨非局域程度的增加單調的減小;強非局域情況下,暗孤子寬度隨非局域程度的增加單調的增加。
　　利用變分法研究了非局域介

3、質中反位相暗孤子間的相互作用。通過選擇入射光振幅u和材料折射率n的試探解,給出了光束演化滿足的近似方程。發(fā)現(xiàn)反位相暗孤子在非局域介質中能形成束縛態(tài)。此外,發(fā)現(xiàn)在強非局域情況下反位相暗孤子形成束縛態(tài)時暗孤子間的距離隨非局域程度的增加單調的增加。這些結果和數(shù)值計算結果符合得非常好。
　　研究了具有自散焦缺陷的非局域介質中亮孤子和反位相亮孤子對的動力學行為。研究發(fā)現(xiàn)非局域介質中缺陷層的出現(xiàn)影響了單個亮孤子和孤子對的傳輸。對于孤子對,選擇

4、合適的缺陷層(包括缺陷層的位置和厚度)能有效的控制光束的傳輸軌跡。
　　研究了非線性系數(shù)可變的非局域介質中亮孤子和反位相亮孤子對的動力學行為。提出非線性控制方式控制亮孤子的傳輸。發(fā)現(xiàn),孤子對在非線性系數(shù)緩慢變化的連接區(qū)域分裂成兩個獨立的孤子,孤子對的分裂過程依賴于材料非線性系數(shù)的徑向變化率;該途徑可以有效的控制孤子的傳輸路徑。還發(fā)現(xiàn)孤子對在該介質中傳輸時誘導的波導對弱信號光具有特殊的分光性能可以制作分光器件。特別的,調節(jié)材料徑向非

5、線性系數(shù)的變化率能調節(jié)這個分光器件的分光性能。
　　研究了非局域程度可變的非局域介質中亮孤子和反位相亮孤子對的動力學行為。發(fā)現(xiàn)改變材料的非局域程度干擾了孤子對的傳輸,使孤子對分裂成兩個獨立的孤子,這兩個孤子具有相同的逃逸角和不同的傳輸方向。還發(fā)現(xiàn)逃逸角隨非局域程度變化率的增加單調的增加。演示了孤子對在非局域程度可變的非局域介質中誘導波導對弱信號光的限制,可以控制信號光使它沿任意位置輸出。
　　研究了非局域程度可變的非局域介質