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含偶氮苯生色团的聚合物在较低光功率(如μw量级)照射下,可诱导产生较大的光致异构非线性折射率改变,当光致异构非线性效应完全补偿光束自然衍射效应时形成光学空间孤子,称为光致异构聚合物孤子。光致异构孤子可低功率形成,且是稳态、全光的,便于实验研究;光致异构效应具有较好记忆功能,可在光波导等方面获得应用;含偶氮苯生色团的聚合物制备容易、价格低廉,便于实用化推广。总之,光致异构聚合物孤子的研究具有重要的理论和实用意义。本论文在别人研究基础上,就如下几个问题进行了研究。
首先,用数值方法研究了对称轴两侧光场具有不同相位跃变的暗条纹在具有光致异构非线性的聚合物里面的演化情况及一些有关性质。结果表明两侧光场相位跃变不为π时,入射暗条纹会向两边分开而形成Y型分裂;相位跃变从0到π增大,分裂程度变小。发现相位超前一边分出来的灰条纹与原传播方向之间的夹角对于不同相位跃变值来说基本保持不变,而相位滞后一边分出来的灰条纹与原传播方向之间的夹角则随相位跃变的增大而减小;相同相位跃变、不同光强的光束分开角度基本保持不变。数值模拟发现这种Y型分裂在材料中产生的折射率改变具有波导作用,可以使入射高斯光束产生Y型分裂,具有光开关效应。
接着,建立起垂直相互作用的模拟方案,研究了在具有光致异构非线性的聚合物中光学空间孤子的垂直全光调控。结果表明,对于调控光和信号光是相干的情况,被调控的信号光会产生散射甚至坍塌、微偏转等现象,其作用强弱依赖于两束光的初始相位之差、调控光光强、调控光入射位置等。这种垂直全光调控效应可望应用于全光开光、光集成等方面。
最后,研究了具有光致异构非线性的聚合物中相互作用的光学空间孤子的横向光调控。被调控后,两相互作用孤子传播特性被破坏,信号光会产生合成、分开等现象,具体现象取决于调控光和信号光的初始相位差、调控光入射位置等。我们发现信号光形成的波导可引导入射高斯光束。这种相互作用的空间光孤子的横向光调控可望应用于光互联、光波导等方面。