全息空間光孤子的理論研究.pdf

1、在光學(xué)介質(zhì)中，橫相位調(diào)制一度被認(rèn)為只能伴隨著自相位調(diào)制出現(xiàn)，不能單獨存在，直到一種新型的空間光孤子—全息空間光孤子在光折變介質(zhì)中提出才給出了一種橫相位調(diào)制單獨存在的方式。對全息光孤子，兩束相干光之間由于干涉在介質(zhì)中形成折射率光柵，兩束光在通過該光柵時發(fā)生布拉格衍射產(chǎn)生橫相位調(diào)制，使得兩束光同時被捕獲形成空間光孤子。每束光都是全息孤子的一個必不可少的分量，因為單獨一束光是不可能形成孤子的。由于全息光孤子的獨特性，它吸引了人們越來越多的研究

2、興趣。在本論文中，我們主要研究了哈密頓系統(tǒng)中全息明孤子所誘導(dǎo)波導(dǎo)的特性，耗散系統(tǒng)中全息孤子的穩(wěn)定性以及哈密頓系統(tǒng)和耗散系統(tǒng)中的全息孤子解的問題。
　　 本文根據(jù)哈密頓系統(tǒng)中全息孤子的理論模型，考察了哈密頓系統(tǒng)中兩分量相同的全息明孤子所形成波導(dǎo)的特性，發(fā)現(xiàn)波導(dǎo)可能的導(dǎo)模數(shù)主要依賴于孤子的峰值強(qiáng)度和背景光之間的強(qiáng)度比，導(dǎo)模數(shù)隨著比值的增加而單調(diào)增加。我們對導(dǎo)模以及正弦波、余弦波在波導(dǎo)中的動態(tài)演化做了數(shù)值模擬。結(jié)果顯示，由這種明全息孤

3、子所誘導(dǎo)的波導(dǎo)可以用來實現(xiàn)對某一維上有周期性并具有慢變包絡(luò)振幅的探測波的導(dǎo)引。在已有的關(guān)于耗散系統(tǒng)全息空間光孤子的理論模型中，一束光輸出能量給另一束光，輸出能量的光為泵浦光，能量流入的光為信號光，并認(rèn)為泵浦光的強(qiáng)度為常數(shù)并忽略它的演化。對由該模型所得到的耗散全息孤子解，我們通過用數(shù)值模擬的方法研究系統(tǒng)參數(shù)，如介質(zhì)的吸收、外電場等，對孤子的穩(wěn)定傳播的影響，考察了這種孤子解的穩(wěn)定性。同時也用理論分析的方法研究了這種孤子解的穩(wěn)定性。數(shù)值分析和

4、理論分析的結(jié)果都顯示泵浦光強(qiáng)為常數(shù)的耗散全息孤子模型所給出的信號光孤子解對微擾具有穩(wěn)定性。但是進(jìn)一步的研究表明當(dāng)泵浦光強(qiáng)為常數(shù)時系統(tǒng)會出現(xiàn)泵浦光清空以及泵浦光調(diào)制不穩(wěn)定性，這兩種效應(yīng)又會極大的影響信號孤子光的穩(wěn)定傳播。因此需要在考慮忽略泵浦光演化的基礎(chǔ)上尋找更合適的耗散全息孤子解。為了得到哈密頓系統(tǒng)中兩分量不同的全息孤子解，我們通過兩個模式耦合的方法得到了哈密頓系統(tǒng)中兩分量顯著不同的全息孤子解以及任意振幅的全息孤子解。我們發(fā)現(xiàn)兩個同階模

5、式之間的耦合可以得到單峰-單峰、雙峰-雙峰、多峰-多峰組合的任意振幅的全息孤子解，兩個不同階數(shù)模式之間的耦合可以得到單峰-雙峰，單峰-多峰，雙峰-多峰組合的全息孤子解。同時在每一個組合中又包括了很多可能的孤子解，涵蓋了從一般到特殊的很多種的情況，極大的豐富了全息孤子解的形式，也擴(kuò)大了全息孤子解參數(shù)的取值范圍。另一方面，模式耦合的方法可以推廣到耗散系統(tǒng)中，得到不存在調(diào)制不穩(wěn)定性的耗散全息孤子解。而且，在這樣一種模式耦合的過程中可以看到模式