双光子光折变空间孤子传输特性的研究

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光束在光折变介质中传播时,当介质对光束的非线性作用和光束的衍射作用平衡时,光束能在介质中保持形状不变,形成光折变空间光孤子。与其他类型的空间孤子相比,光折变空间孤子对入射光功率阈值要求较低而较易于实现。光折变空间孤子的传播特性使其在光学信息处理、光开关、集成光学、光互联及光学计算等诸多方面都有广阔的应用前景。双光子光折变空间孤子是一种从中间能级激发电子的全新模式的光折变空间孤子。与单光子光折变空间孤子相比,双光子光折变空间孤子可在材料中写入并存储永久波导,能避免信息读写过程对原存储信息的擦除,更具有实用价值。本文基于Castro-Camus模型,对具有双光子光折变效应的非光伏晶体和光伏晶体中的空间孤子传输特性进行理论研究和数值模拟,并讨论其演化规律。  本文基于Castro-Camus带输运模型的双光子光折变理论,由麦克斯韦方程出发,介绍了双光子光折变介质中的屏蔽空间孤子的非线性薛定谔方程及其孤子解和具有光伏光折变效应的晶体中的非线性薛定谔方程及其孤子解。利用快速傅里叶光束传播法和精细积分法,数值模拟满足孤波解的入射光在光折变非光伏晶体和光折变光伏晶体中的演化行为,分析了不同光强条件下的双曲函数光波在晶体中的演化特性。数值模拟非相干耦合的同波长、同偏振、共线传播的两束光波能形成耦合的空间孤子对,且耦合孤子对中的任一光波在另外一束光波不存在时,不能形成孤子。最后,讨论了考虑晶体的扩散效应时,光波在晶体中会发生自偏转。用数值方法模拟了光波在晶体中的自偏转过程,偏转距离与扩散效应和传输距离都有关,光束随传输距离做抛物线偏移中心位置。微扰法和数值方法求解了光束中心位置随传输距离的变化,在一定的传输距离内,两者吻合较好。
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