一维非线性波导阵列中光束传输特性

论文摘要

随着激光器的不断发展,非线性光学逐渐成为研究的热点。在强光作用下,光束与介质相互作用使得光束呈现出一些独特的性质,在数据处理和全光通信方面有着巨大的应用前景,因而受到广泛的关注。本文的目的是利用有限差分光束传播法（Finite Difference Beam Propagation Method,简称FD-BPM）研究一维非线性波导阵列中光束传输特性。数值模拟了一维非线性波导阵列中输入光强、相对位相、光束中心间距和波导阵列结构参数对光束相互作用的影响。分析了衍射、非线性、耦合等因素对光束传输的影响,得到了光束相互作用基本规律。首先数值模拟了一维非线性波导阵列中单光束的传输情况,研究了输入光强对于单光束传输的影响。之后,为了研究光束对光束的控制作用我们模拟了两光束和三光束相互作用情况。通过研究我们发现可以通过控制输入光束的相对位相或输入光束的数目,得到光束在不同通道中以不同的能量输出,这种特性对于光开光和光路由器的研究具有一定的意义,在光通信方面具有一定的应用前景。在研究输入条件对于光束相互作用影响的基础上研究了一维非线性波导阵列的结构参数对于两光束相互作用的影响。波导阵列深度改变,光束相互作用规律也有所变化,波导阵列深度较小时两光束相互排斥呈一定角度向外传输,对于距离很近的两束输入光,具有一定的分束作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 克尔型波导阵列中光束相互作用
• 1.2.2 光折变波导阵列中光束相互作用
• 1.3 本论文研究的主要内容
• 第2章 一维非线性波导阵列中单光束传输特性
• 2.1 一维波导阵列线性离散特性
• 2.2 一维非线性波导阵列传输特性
• 2.2.1 克尔介质的光学非线性
• 2.2.2 空间光孤子与非线性薛定谔方程
• 2.3 一维非线性波导阵列中输入光强对单光束传输的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 输入条件对一维非线性波导阵列中光束相互作用的影响
• 3.1 耦合模理论
• 3.2 定向耦合理论
• 3.3 一维非线性波导阵列中两光束相互作用
• 3.3.1 输入光强对两光束相互作用的影响
• 3.3.2 相对位相对两光束相互作用的影响
• 3.4 一维非线性波导阵列中三光束相互作用
• 3.4.1 同位相三光束相互作用.
• 3.4.2 不同位相三光束相互作用.
• 3.5 本章小结
• 第4章 结构参数对一维非线性波导阵列中两光束相互作用的影响
• 4.1 波导阵列周期对两光束相互作用的影响
• 4.2 波导阵列深度对两光束相互作用的影响
• 4.2.1 输入光束中心间距为12μm 相对位相为0 时两光束相互作用
• 4.2.2 输入光束中心间距为6μm 相对位相为π时两光束相互作用
• 4.3 波导阵列中心两侧深度不同时两光束相互作用
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢