光折变晶体中空间光孤子的自偏转与形变

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本文分别对外加偏压和交变电压的屏蔽光伏孤子进行了理论研究。数值模拟发现,在外加偏压的LiNbO3晶体中,影响屏蔽光伏孤子发生自偏转效应和形变的三个主要因素为:晶体受主浓度NA,暗辐射强度Id和外加电场E0。NA越大,明孤子的自偏转度和形变越大,而暗孤子的越小;Id越小,光束在晶体中诱导出的空间电荷场越容易达到饱和,导致光孤子发生顶部(明孤子)或底部(暗孤子)受到限制的形变;E0的数值越大,屏蔽光伏明孤子的自偏转度和形变将越大,而暗孤子的越小。从带输运模型出发,推导了外加交变电场的光折变晶体中的空间电荷场,它由局域项与非局域项两部分组成,前者决定光孤子的形态结构,后者决定其自偏转效应。理论计算了屏蔽明、暗孤子包络的积分解,发现当外加交变电场与光强调制同步时,即外加交变电场的有效电场方向与晶轴方向一致时,在晶体中形成屏蔽明孤子;当两者相位相差π时,外加交变电场的有效方向与晶轴反向,则会形成屏蔽暗孤子。微扰法计算了外加交变电场的屏蔽明、暗孤子的自偏转特性:明孤子朝晶轴反方向以—抛物线轨迹偏转,其偏转距离与外加交变电场值的三次方、光强调制度分别成正比,当明孤子中心光强与暗辐射强度的比值为10时,偏转距离最大,而暗孤子无此现象。孤子中心的空间频率随传播距离线性移动,导致其在发生自偏转的同时振幅横截面分布发生了变化,形成了偏转方向的曲线斜率变大,反方向的曲线变得平坦的分布曲线,同时,数值模拟的结论与上一致。计算发现,外加交变电场与外加偏压情况中暗孤子的自偏转现象相似,它们以非抛物线型轨迹朝晶轴方向发生偏移。它们的空间频率分量也会发生变化,导致光孤子的形状发生变化,并且均随着交变电场的有效值(或外加电场)的增大而变大。
摘要第3-4页
Abstract第4-5页
第1章 绪论第8-17页
    1.1 孤子的研究概况第8-11页
        1.1.1 孤子的概念与提出第8-9页
        1.1.2 光学孤子及其研究进展第9-11页
    1.2 光折变空间孤子的发展及研究意义第11-17页
        1.2.1 四种基本类型的光折变空间孤子第11-15页
        1.2.2 光折变空间孤子的特点及应用第15-17页
第2章 光折变空间孤子的基本理论第17-28页
    2.1 光折变效应的物理过程第17-21页
        2.1.1 光折变效应第17-18页
        2.1.2 光折变效应动力学方程第18-21页
    2.2 有外加偏压情况下的屏蔽光伏孤子理论第21-27页
        2.2.1 光折变晶体中的空间电荷场第21-25页
        2.2.2 光折变晶体中的空间孤子解第25-27页
    2.3 本章小结第27-28页
第3章 外加偏压情况下的屏蔽光伏孤子的自偏转第28-39页
    3.1 微扰法研究外加偏压情况下屏蔽光伏孤子的自偏转第28-32页
        3.1.1 屏蔽光伏明孤子自偏转的微扰解第28-30页
        3.1.2 屏蔽光伏暗孤子自偏转的微扰解第30-32页
    3.2 影响屏蔽光伏孤子自偏转和形变的因素分析第32-37页
    3.3 本章小结第37-39页
第4章 有外加交变电场情况下的屏蔽光伏孤子第39-56页
    4.1 晶体中的空间电荷场第39-41页
    4.2 不同晶体参数情况下的空间电荷场第41-43页
    4.3 光孤子包络的积分解第43-45页
        4.3.1 明孤子包络的积分解第44-45页
        4.3.2 暗孤子包络的积分解第45页
    4.4 光孤子的自偏转特性研究第45-53页
        4.4.1 微扰法研究明孤子的自偏转特性第45-47页
        4.4.2 微扰法研究暗孤子的自偏转特性第47-49页
        4.4.3 明孤子自偏转特性的数值分析讨论第49-53页
    4.5 本章小结第53-56页
第5章 总结第56-58页
参考文献第58-65页
研究生期间发表的论文第65-66页
致谢第66页
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