无序晶格孤子的传播研究

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zqzhang_1011
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当光束在非线性材料中传播时会同时受到介质对光束的非线性响应和光束自身具有的衍射效应的影响,当它们二者相互抵消达到平衡时,光场在传输过程中会形状保持不变不会发生横向扩展,即形成空间光孤子。由于空间光孤子的这种独特特性,以及其在全光驱动、光学开关、全光通信和全光的光子器件等方面潜在的应用价值,特别是支持空间光孤子的光学调制晶格的实验实现,使得空间孤子的研究热闹非凡。而自1958年,安德森局域态的提出以来,无序晶格就备受关注;经过40多年的发展,人们对无序晶格以及安德森局域态有了丰富的了解后,无序晶格中空间光孤子的研究开始变得火热起来。无序晶格中安德森局域对非线性的调制对孤子稳定性的影响以及无序波导阵列中各波导的随机性等必然导致无序晶格中孤子种类的多样性,孤子性质特殊性等。然而,迄今无序晶格孤子的研究还处于发展阶段,很多新型孤子及其性质还有点发现,因此,对无序晶格中空间光孤子传播特性的研究对丰富和推进空间光孤子的研究和发展具有非常重要的意义。  本研究主要从支持无序晶格空间光孤子的非线性薛定谔方程出发,迭代求解出多种无序晶格孤子稳态解结构;应用线性稳定性方法分析无序晶格孤子的稳定性,确定其稳定存在的参数窗口;数值仿真模拟其传播演化行为;本文主要研究振幅型无序晶格中高阶孤子的存在性、稳定性及其传播行为,以及把表面波孤子概念引入无序晶格孤子研究中,讨论界面两边的晶格、无序以及非线性对孤子传播特性的影响。具体有以下两个方面的成果:⑴振幅无序波导阵列中的高阶孤子。研究了振幅服从无序分布的光学波导阵列中不同类型的空间光孤子的存在性和稳定性。聚焦非线性和线性化无序折射率共同的调制导致了空间局域非线性态的形成。由安德森模分歧的具有几个节点的孤子能够稳定传播。然而相邻峰值为同相位的多峰值孤子却完全不稳定,相邻峰值是异相位的多极孤子在远超过实验数据的范围内能够稳定传播。因此,我们首次提出了无序系统中稳定的高阶非线性态。⑵无序表面隙孤子。研究了在均匀介质和具有散焦克尔非线性的无序光学晶格之间的界面处隙孤子的存在性和稳定性。隙孤子与安德森模的共振显示出表面波和无序晶格独一无二的性质。讨论了最靠近界面的晶格通道中主峰为同相位的孤子的分歧现象。共振相互作用导致隙孤子的展宽,并且导致具有不同数目峰值的多分支非线性模的形成。线性稳定性分析结果证明无序晶格边界的孤子是完全稳定的或者经历弱的振荡不稳定。因此,我们提出了一个有效的方法来实现具有多个峰值的保形自局域非线性边界态。
其他文献
由于在很低的入射光强下即可产生及其重要的潜在应用价值,使得光折变空间光孤子已经成为非线性光学领域的热点问题,并在理论和实验两方面取得了极大的研究进展。人们对基于线性