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负折射材料中啁啾暗孤立波的传输特性研究

作　者: 张宇
导　师: 杨荣草
学　校: 山西大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 负折射率材料非线性啁啾暗孤立波相互作用
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

负折射材料是一种新型的人工材料,通过设计构成材料的基本单元及其排列方式,可以同时实现负的磁导率和介电常数,从而表现出负折射率特性。负折射材料因具有负相速度、逆Doppler效应、逆Goos-Hanchen位移等特殊的电磁性质使其成为最近热门研究课题之一。随着材料制备工艺的提高,基础理论的完善,有关负折射率材料的研究在电磁学、光学、材料学和通信等领域飞速发展并取得诸多研究成果。伴随着近红外以及光频段负折射率材料的成功研制,光频波段负折射率材料中的线性和非线性现象引起了人们广泛的关注,光脉冲在负折射率材料的非线性传输成为新的研究热点之一。本文主要研究了负折射率材料中带有非线性啁啾的暗孤立波传输特性。以负折射率材料中描述超短脉冲传输的归一化薛定谔方程为模型,通过拟解法获得一种负折射率材料中的啁啾暗孤波,并详细分析了其传输稳定性和相互作用特性。这些研究结果对进一步研究负折射率材料中孤立波的稳定传输提供了一定的理论依据。本文主要分为以下几个部分：(1)介绍了负折射率材料的概念及其不同于常规材料的独特性质,综述了近年来负折射率材料中超短脉冲传输的国内外研究现状。(2)基于负折射率材料中描述超短脉冲传输的归一化非线性薛定谔方程,依据Drude色散模型,详细分析了各阶线性和非线性效应对光波频率的依赖。采用拟解方法,得到了一种带有非线性啁啾的暗孤立波解,并详细分析了这种啁啾暗孤立波在负折射材料中的传输特性。与普通材料中的暗孤波不同,该啁啾暗孤波只能存在于反常色散区,而且孤波的速度影响非线性啁啾的大小和孤波幅度。另外,我们数值研究了该啁啾暗孤波在负折射材料中的稳定性。(3)在啁啾暗孤立波精确解的基础上,数值研究了负折射材料中非线性啁啾暗孤立波的相互作用情况。结果发现,虽然孤立波间仅具有微弱的排斥效应,但是受到非线性啁啾影响,在脉冲传输背景上产生大量辐射。通过对不同振幅,不同脉宽以及不同波速的两个啁啾暗孤波间相互作用的研究,发现采用合适的初始振幅比,初始脉宽比以及较大的波速可以有效地减弱由非线性啁啾应起的相互作用效果,使负折射率材料中的暗啁啾孤波对可以比较稳定的传输。

全文目录

中文摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-24
  1.1 引言  11
  1.2 负折射材料  11-16
    1.2.1 负折射材料的历史背景与研究现状  11-13
    1.2.2 负折射材料的独特性质  13-16
    1.2.3 负折射材料的潜在应用  16
  1.3 负折射材料中的光孤波  16-18
    1.3.1 光孤波的概念及发展  16-17
    1.3.2 负折射材料中的光孤波  17-18
  1.4 文本的主要内容  18-19
  参考文献  19-24
第二章负折射率材料中的啁啾暗孤波及传输特性  24-35
  2.1 负折射材料中超短脉冲传输的理论模型及数值方法  24-27
    2.1.1 理论模型  24-26
    2.1.2 数值方法  26-27
  2.2 负折射材料中精确的啁啾暗孤波解  27-28
  2.3 啁啾暗孤波的存在性及传输特性  28-30
  2.4 啁啾暗孤波的稳定性分析  30-33
  2.5 本章小结  33
  参考文献  33-35
第三章负折射材料中啁啾暗孤波相互作用特性  35-41
  3.1 负折射材料中啁啾暗孤波相互作用研究  35-36
  3.2 啁啾暗孤波间相互作用的抑制  36-40
  3.3 本章小结  40
  参考文献  40-41
第四章总结与展望  41-42
攻读硕士研究生期间发表的学术论文  42-43
致谢  43-44
作者简介及联系方式  44-46

负折射材料中啁啾暗孤立波的传输特性研究

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