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光学格子中带隙光孤子的传输特性研究

作　者: 贺威
导　师: 王洪
学　校: 华南理工大学
专　业: 光学
关键词: 带隙光孤子光学格子缺陷存在性稳定性
分类号: O437
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 15次
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内容摘要

孤子作为自然界的一个基本物理现象，有着许多独特的性质和广阔的应用前景。随着计算技术的发展和实验条件的进步，空间光孤子逐渐成为了激光物理学里的一个研究热点。本文研究的带隙光孤子是空间光孤子的一种，主要存在于具有布洛赫带结构的光学格子中。本文的研究有助于完善物理学的基础理论，同时也可以促进相关学科的发展。最后，本文的结论也可以为带隙光孤子的应用提供一些理论指导。本论文主要研究了基于克尔非线性效应的二维实数格子和Parity-Time对称线性格子中带隙孤子的存在性和传输稳定性。研究发现在自聚焦介质的实数格子中，当缺陷为负缺陷的时候，缺陷孤子能稳定地存在于半无穷带隙和第一带隙；而在正缺陷中，孤子只能稳定地存在于半无穷带隙。在自散焦介质中，当缺陷为正缺陷的时候，孤子能稳定地存在于半无穷和第一带隙；当缺陷为负缺陷时，孤子只能在第一带隙稳定存在。在二维Parity-Time对称线性格子中，带隙孤子的存在性和实数格子类似，但是稳定性却有很大的不同。Parity-Time对称格子中，高功率部分的孤子是不能稳定传输的。论文最后还研究了一维克尔非线性介质中混合实数线性格子和Parity-Time对称非线性格子模型中的基本带隙光孤子。研究发现，在这种理论模型中，当Parity-Time对称势的虚部比较小时，不管是正缺陷还是负缺陷，孤子都能在一个相当大的范围内稳定存在；当Parity-Time对称势的虚部增大时，高功率的孤子在传输过程中开始变得不稳定。本论文的部分结论可以推广到更高维数的光孤子。本文所用的研究方法和数值计算方法也具有一般性，可以用于其他相近理论模型的研究。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 空间光孤子的研究背景  9-13
    1.1.1 光孤子的介绍  9-10
    1.1.2 空间光孤子的研究现状  10-12
    1.1.3 空间光孤子的潜在应用  12-13
  1.2 空间光孤子的研究意义  13-14
  1.3 本文课题的提出和研究的内容  14-16
    1.3.1 目前空间光孤子存在的问题和本文研究课题的提出  14-15
    1.3.2 本文的主要研究内容  15-16
第二章空间光孤子的理论模型  16-21
  2.1 连续 NLSE 的推导  16-18
  2.2 NLSE 的求解方法  18-19
  2.3 空间光孤子的传输模拟  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章光学格子  21-27
  3.1 非线性光学材料  21-22
  3.2 光子晶体和光学格子的构造  22-23
  3.3 光学格子带结构的计算  23-25
  3.4 Parity-Time 对称光学格子  25-26
  3.5 本章总结  26-27
第四章二维克尔介质中的缺陷光孤子  27-34
  4.1 理论模型  27-29
  4.2 数值结果  29-33
    4.2.1 自聚焦克尔介质中的缺陷光孤子  29-31
    4.2.2 自散焦克尔介质中的缺陷光孤子  31-33
  4.3 本章小结  33-34
第五章二维 Parity-Time 对称光学格子中的缺陷光孤子  34-43
  5.1 理论模型  34-36
  5.2. 数值结果  36-42
    5.2.1 自聚焦克尔介质中的缺陷光孤子  36-39
    5.2.2 自散焦克尔介质中的缺陷孤子  39-42
  5.3 本章小结  42-43
第六章混合实数线性格子和 PT 对称非线性格子中的缺陷光孤子  43-52
  6.1 理论模型  44-45
  6.2 数值分析  45-51
  6.3 本章小结  51-52
总结与展望  52-54
  研究总结  52
  工作展望  52-54
参考文献  54-64
攻读硕士学位期间取得的研究成果  64-65
致谢  65-66
附件  66

光学格子中带隙光孤子的传输特性研究

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