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光折变表面波是一种在光折变非线性作用下可以沿光折变材料表面狭层空间传播的光波。光折变表面波的光场从表面到体内逐渐衰减,光能量被局域在介质表面狭层空间,具有极高的功率密度,使各种非线性效应得以增强和利用。在光诱导表面非线性光学技术,比如,谐波的产生与增强、表面探测、集成光学和表面光子器件设计等方面有着潜在的应用。
1995年,GarciaQuirino等人提出并预言了光折变表面波的存在,随后国内外多个研究组相继开展了光折变表面波的研究。但是,到目前为止人们一直对光折变表面波的稳定性和激发条件等问题没有给出完整的结论。
本文主要从理论上系统地研究了扩散机制下、扩散和漂移机制下的光折变表面波的模式、稳定性及激发条件。本文的主要内容及创新点有:
1.提出了分区快速傅里叶变换的光束传播计算方法,可以用于解决高折射率介质界面附近光束传播的数值计算。
2.运用线性稳定性分析方法系统地分析了扩散机制下的光折变表面波的稳定性。得出结论:扩散机制下的光折变表面波是稳定的。运用分区快速傅里叶变换光束传播计算方法,数值模拟了光折变表面波稳态解加上微扰后在光折变晶体中的传播,验证了上面结论。
3.系统地研究扩散机制下、扩散和漂移机制下光折变表面波的激发条件。我们运用分区快速傅里叶变换方法研究了高斯光束在光折变晶体(Sr0.6Ba0.4Nb2O3和Sr0.75Ba0.25Nb2O3)表面的传播演化过程,得到了可以沿晶体界面稳定或准稳态传输的光折变表面波。