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空间光孤子是非线性光学一种基本的物理现象,其特性表现为传输过程中光束的形状结构、能量大小均维持不变,这一特性在全光通讯等领域有重要的潜在应用价值。PT对称的概念引入到非线性光学后,便引起国内外研究者的极大关注。研究发现,PT对称晶格中的孤子能展现出一些独特的性质,如双折射、功率振荡等。这些特性在传统的系统都不能实现,因此,在理论和实验上对PT对称晶格中光孤子动力学特性研究是很有必要的。 本文基于非线性薛定谔方程,运用牛顿迭代法和改进的平方算子迭代法求出多类孤子稳态解,使用有限差分法计算孤子解的线性稳定性,采用分步傅里叶法分析孤子的传播特性。对处于PT对称晶格中非线性模的存在形式、稳定区间以及传播动力学特性作了详细的论述。主要内容有以下两个方面: 1.二维PT对称晶格中的带内孤子 研究了准一维PT对称晶格调制的克尔非线性介质中两类(2+1)维局域孤子的特性。从布洛赫能带边缘分歧出来的光孤子在其存在区间可以完全稳定,而纯非线性多峰孤子在很宽的参数窗口内也能够稳定传播。这两类非线性波都出现在有限带隙里。与众不同的是,它们都可以穿入第一有限带隙与第二有限带隙之间的能带。结果表明,二维非线性PT对称光学晶格系统支持稳定的嵌入孤子(embedded solitons)。 2.不均匀自散焦非线性介质中的PT对称亮孤子。 主要讨论了空间分布不均匀的自散焦非线性介质与一个反对称的增益损耗相结合的系统所支持的不同种类亮孤子的动力学特性。这种介质有一个显著特点,即在介质边缘非线性强度快速增大。在这种体系中,随着增益损耗强度的增加,系统始终具有完全实谱,因此不发生对称破缺。在临界增益损耗强度下会出现不同的孤子分支,高于这个临界值孤子不存在。有趣的是,增益损耗空间频率决定哪些分支的孤子对结合到一起。一维多极亮孤子在很宽的参数窗口内能稳定传播,二维基阶孤子仅能在较小增益损耗强度时稳定传播。