光折变聚合物光伏空间光孤子的研究

论文摘要

由于光折变空间光孤子可以在很低的功率下产生,且在光计算、光开关、全息存储等多个领域都有很高的应用价值,所以,近20年来光折变空间光孤子成为了人们研究的热点。光折变效应首先在晶体中发现,随后人们对晶体中的空间光孤子进行了大量的理论研究和实验分析,晶体中光孤子的研究也趋于完善。但是,由于晶体在制作工艺方面有很多的不足之处,所以,具有低廉的价格和可塑性强的光折变聚合物备受人们的青睐。通过对光折变聚合物的特点及空间光孤子的产生机理的研究,Moerner等人建立了取向增强模型,为光折变聚合物中空间光孤子的理论研究奠定了理论基础。本文根据光伏光折变聚合物的新型取向增强效应,对以往的取向增强模型进行修正。在新型取向增强模型的基础上,分别研究在开路和闭路的情况下空间电荷场的表达式,并进一步得到了亮、暗光伏空间孤子的孤子解及产生暗、亮光伏孤子的条件;通过数值模拟得到了亮、暗光伏空间孤子的归一化强度分布曲线以及孤子半高宽。理论上证明了在光折变光伏聚合物PVK-PBA:DR1:TNF中形成光伏空间孤子的可能性和孤子光强与背景光对形成孤子的影响。闭路情况下,研究了分压电阻对光孤子半高宽的影响,研究表明,可以通过调节外加分压电阻来改变孤子半高宽的大小,得到我们需要的孤子半高宽。给出了开路情况下,在具有光伏效应的光折变聚合物中产生的空间电荷场对时间的微分方程,在此基础上,根据边界条件得到了含时的空间电荷场的表达式。并进一步得到了亮、暗孤子的归一化强度分布及孤子半高宽随时间的演化规律,讨论了开路情况下光伏空间光孤子的动态行为。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外空间光孤子的发展概况
• 1.2.1 稳态光折变空间孤子的分类及发展概况
• 1.2.2 空间光孤子的动态行为及发展概况
• 1.3 聚合物的研究概况
• 1.3.1 有机—无机聚合物
• 1.3.2 共轭聚合物
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 建立模型及开路光折变聚合物光伏孤子的研究
• 2.1 新型取向增强模型的建立
• 2.1.1 取向增强模型中离化的光敏剂浓度速率方程的修正
• 2.1.2 取向增强模型中电流连续性方程的修正
• 2.1.3 入射光场的电场分量的修正
• 2.2 开路光折变聚合物空间电荷场的表达式
• 2.2.1 开路情况下的新型取向增强模型
• 2.2.2 开路情况下的空间电荷场的表达式
• 2.3 开路的情况下的聚合物光伏孤子理论
• 2.3.1 光伏空间孤子演化方程
• 2.3.2 光伏暗孤子解
• 2.3.3 光伏亮孤子解
• 2.4 本章小结
• 第3章 闭路光折变聚合物光伏孤子
• 3.1 闭路光折变聚合物空间电荷场的表达式
• 3.1.1 闭路情况下的新型取向增强模型
• 3.1.2 闭路情况下的空间电荷场表达式
• 3.2 闭路的情况下的聚合物光伏孤子理论
• 3.2.1 光伏空间孤子演化方程
• 3.2.2 光伏暗孤子解
• 3.2.3 光伏亮孤子解
• 3.3 本章小结
• 第4章 开路光折变聚合物光伏孤子动态行为
• 4.1 开路含时光折变聚合物空间电荷场
• 4.1.1 新型取向增强模型
• 4.1.2 与时间有关的空间电荷场表达式
• 4.2 在开路的情况下含时的聚合物光伏孤子理论
• 4.2.1 建立孤子演化方程
• 4.2.2 光伏暗孤子解
• 4.2.3 光伏亮孤子解
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢