稳态光折变空间光孤子的研究

论文摘要

本文主要对稳态光折变空间光孤子进行了理论和实验研究。从光折变原理出发，阐述了光折变空间光孤子的形成机理。理论上证明了稳态光折变空间光孤子的研究可以转化为屏蔽光伏孤子的研究。得出了一维稳态光折变空间光孤子的演化方程，在适当的条件下，这个方程可以得出亮、暗和灰孤子的解。 给出了中心对称光折变晶体中屏蔽孤子的高阶空间电荷场。当高阶项可以忽略时，这个电荷场就变为早前在中心对称光折变晶体中研究的屏蔽孤子的空间电荷场。研究了中心对称光折变晶体中屏蔽孤子的高阶非线性波动方程。在适当的条件下，这个非线性波动方程能够展示亮暗空间光孤子。应用光束传播的方法，对这些孤子的稳定性进行了讨论。表明在小的微扰下这类孤子是稳定的。 提出了有偏压光伏光折变晶体中存在着亮暗矢量孤子，应用光束传播的方法讨论了这些亮暗矢量孤子的稳定性。当σ>0和（β+α-δ）＞0时，在（β+α-δ）小于某一值的区域内，这些亮暗矢量孤子是稳定的，其中，σ是控制两光束强度的参数，β是与外偏压有关的参数，α和δ是与晶体的光伏系数有关的参数。当σ＜0和（β+α-δ）＜0时，在（β+α-δ）大于某一值的区域内，这些亮暗矢量孤子也是稳定的。 理论研究了在有偏压的光折变光伏晶体中稳态条件下的宽光束的一维调制不稳定性。通过全面的处理空间电荷场E0和考虑空间电荷场E0在局域和非局域条件下的区别，得到了一维的调制不稳定增长率。其中E0是与空间电荷场有关的一个常数，它依赖于外电场、光伏效应、光强与暗辐射之比。局域条件下的一维调制不稳定增长率可以从非局域条件得到。当光伏效应忽略时，一维调制不稳定增长率就是以前人们在光折变非光伏晶体中所研究的局域和非局域的调制不稳定增长率。当外电场缺乏时，预言了在开路和闭路条件下的光折变光伏晶体中局域和非局域的一维调制不稳定增长率。 利用相位掩模在LiNbO3∶Fe晶体中实验观察到了相干和部分非相干的一维和二维暗光伏孤子。据我们所知，这是首次在各向异性的光伏光折变晶体中实验

论文目录

• 摘要
• Abstact
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光孤子的形成机理及研究状况
• 1.3 光折变空间光孤子的研究背景
• 1.3.1 克尔型孤子
• 1.3.2 饱和介质型孤子
• 1.4 光折变空间光孤子的研究进展
• 1.4.1 相干孤子
• 1.4.2 非相干孤子
• 1.4.3 孤子间的相互作用
• 1.5 调制不稳定性
• 1.6 本论文的研究内容及意义
• 1.6.1 内容
• 1.6.2 意义
• 参考文献
• 第二章 稳态光折变空间光孤子的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 光折变材料
• 2.3 光折变效应的动力学方程
• 2.4 稳态光折变空间光孤子的基本理论
• 2.4.1 动力学方程
• 2.4.2 空间电荷场及其演化方程
• 2.4.3 孤子解
• 2.4.4 讨论
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 有偏压中心对称光折变晶体中的空间孤子
• 3.1 引言
• 3.2 空间电荷场与非线性波动方程
• 3.3 孤子的解
• 3.3.1 亮孤子
• 3.3.2 暗孤子
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 有偏压光伏光折变晶体中亮暗矢量孤子的演化
• 4.1 引言
• 4.2 演化方程
• 4.3 数值解
• 4.4 解析解
• 4.5 特性
• 4.6 稳定性
• 4.7 小结
• 参考文献
• 第五章 有偏压光伏光折变晶体中宽光束的调制不稳定性
• 5.1 引言
• 5.2 时域调制不稳定性
• 5.3 空域调制不稳定性
• 5.4 稳态条件下准平面光波的一维调制不稳定性
• 5.4.1 理论模型
• 5.4.2 非局域条件
• 5.4.3 局域条件
• 5.4.4 特性
• 5.5 小结
• 参考文献
• 第六章 部分非相干暗光伏孤子的实验研究
• 6.1 引言
• 6.2 非相干孤子的基本理论
• 6.3 非相干暗孤子
• 6.3.1 研究背景及现状
• 6.3.2 形成机理
• 6.4 部分非相干暗光伏孤子实验
• 6.4.1 原理
• 6.4.2 装置
• 6.4.3 步骤及其结果
• 6.5 相干暗光伏孤子实验
• 6.5.1 装置
• 6.5.2 步骤及结果
• 6.6 分析与讨论
• 6.6.1 二者的区别
• 6.6.2 二者的联系
• 6.7 小结
• 参考文献
• 第七章 稳态光折变空间光孤子的应用
• 1.光控光
• 2.方向藕合器
• 3.图像传输
• 4.光孤子开关
• 5.其他应用
• 参考文献
• 第八章 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢