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负折射介质指的是介电常数ε和磁导率μ同时为负的介质,这种介质表现出很多正常介质没有的特性从而引起很多人的关注。本文研究了超短脉冲在负折射介质中的传输特性。通过分析负折射介质的特性,推导了负折射介质中超短脉冲的传输方程,利用分步傅立叶法研究了传输方程各项对超短脉冲传输的影响。主要研究内容及结果如下:
⑴为求解脉冲传输方程,采用了对称分步傅立叶法,利用Matlab编写程序,并通过步长选取,控制计算精度,保证计算的准确性。通过分析以及模拟,得出以下结论:在正常色散区,二阶非线性色散项系数小于零时使脉冲趋于窄化,而且它对超短脉冲的影响是随着传输距离变化的;赝五阶非线性项小于零时使脉冲对称展宽;自陡项由于取值的可正可负,使脉冲出现前后沿均可偏移的现象。
⑵基于传输方程,数值模拟了负折射介质中高阶色散项对超短脉冲的影响,在零色散点,脉冲不对称展宽,并在前沿产生振荡。
⑶推导了三阶非线性色散项的系数公式,研究了短距离内该项对超短脉冲传输的影响。结果表明,在正常色散区超短脉冲不对称展宽,脉冲中心向前沿偏移;在零色散点超短脉冲不对称展宽程度加剧并在脉冲前沿形成振荡,脉冲中心向前沿偏移;在反常色散区超短脉冲不对称变窄,脉冲中心仍向前沿偏移。