收藏本站
《华中科技大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

光力链系统中的孤子

甘晶辉  
【摘要】:非线性科学是近半个世纪以来快速发展的一门学科。它不仅深刻的影响了我们对自然界的认识,也对现代科技的发展起到了推动性的作用。最近这几十年,一类研究光声通过辐射压力耦合的系统—光力系统引起了广泛的关注。它独特的光力非线性已经显示了丰富的物理内涵,并且引起了广泛的运用。在本文中,我们研究了光场在光力链系统中的传播行为,包括其自局域现象和调制不稳定性。我们不仅讨论了光力非线性与Kerr非线性的关系,还研究了光场在光力非线性下的独特的行为。主要的内容为1,我们推导出光场在光力链系统中的动力学演化方程。我们用两种方法证明光力链系统中存在孤子。一是用行波法得到精确的孤子解。二是用解析近似的方法得到了光力非线性与Kerr非线性的关系,即在系统的特征变化远小于力学模式的本征频率时,光场的动力学演化可近似的用非线性薛定谔方程来描述,我们还利用数值模拟的方法对这些结论进行了有效的验证。需要指出的是,我们这里发现的孤子来源于一个新的机制,即光声耦合,并且它可以显示很低的群速度。2,我们研究了光力链系统中的调制不稳定现象。我们发现在光力非线性下,系统的调制不稳定性出现非常独特的性质。首先,系统在正常色散下也存在调制不稳定性,并且这种调制不稳定性为振动不稳定性。其次,光力非线性下的连续情形和离散情形具有本质的区别。在连续情形下,调制不稳定性在正常色散时的存在与否与系统的参数条件无关;而在离散情形时,调制不稳定性的产生需要一定的条件,具体来说,只有当系统的背景强度强于一个特定值时才会产生调制不稳定性。最后,我们讨论了声子色散对调制不稳定性的影响,我们发现声子色散的作用在某种程度上可以看成对光子色散的一个修正。同号时是一个增大的作用,异号则是一个减小的作用。这也导致了一个非常有意思的现象,即在光子色散弱于声子色散且异号时,即使在连续情形下,调制不稳定性在正常色散时的产生也需要一个最低的背景强度。3,我们最后讨论了光力非线性下的离散孤子及其线性稳定性。我们发现在单脉冲情形时,光力非线性的离散孤子与Kerr非线性的一致,,但他们的线性稳定性质有很大的不同。一是克尔非线性下稳定的on-site模式在光力非线性时变得不再稳定。二是对于不稳定的inter-site模式,系统在力学模式的本征频率很大的情形时不稳定性增长率与克尔非线性时一致,而在力学模式的本征频率很小时不稳定增长率与力学模式的本征频率呈幂指数的关系。另外在最简单的一类离散光力链系统中,即双光力系统中,我们发现了局域态和传输态相互转换的现象,并且这种转换对参数极其敏感。总之,本文证明了在光力链系统中存在孤子,这种孤子来源于一个新的机制,光声耦合,即光力非线性。我们不仅给出了光力非线性与Kerr非线性的联系,并且研究了光力非线性下的一系列独特的性质,包括正常色散下的振动调制不稳定性,光力非线性连续介质与离散介质本质的不同,声子色散的调制作用,以及离散孤子的稳定性质,双光力系统的动力学行为。我们的工作不仅拓宽了光力系统的研究范围,也给非线性光学和孤子领域提供了一个新的研究方向。并且由于光力链系统中的孤子具有极慢的群速度,本文的研究可能在全光开关和芯片化器件中有一定的应用。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O437

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;非线性光纤传输的若干理论问题(之三) Ⅲ非线性单模光纤中的调制不稳定性理论[J];电子器件;1988年04期
2 赵阳,杨祥林;非线性单模光纤中的调制不稳定性[J];物理学报;1989年04期
3 林蓉;;白光和激光产生的调制不稳定性的比较[J];光学技术;2017年05期
4 杨淑雯,郭旗,廖常俊;光纤受激调制不稳定性的谱理论[J];光子学报;1993年01期
5 贾维国;史培明;崔雯辉;张俊萍;樊国梁;;保偏阶跃光纤中矢量调制不稳定性[J];光电子·激光;2006年02期
6 黄菁,赖声礼;调制不稳定性对波分复用系统的影响[J];光电子·激光;2002年05期
7 贾维国,杨性愉;非线性双折射色散光纤中极化调制不稳定性分析[J];光子学报;2002年06期
8 文双春,徐文成,郭旗,刘颂豪;单模光纤中四阶色散导致的调制不稳定性[J];光通信研究;1997年04期
9 郭旗,廖常俊,刘颂豪;光纤中受激调制不稳定性的最佳工作区域[J];量子电子学;1991年01期
10 贾维国,杨性愉;非线性高双折射色散缓变光纤中矢量调制不稳定性[J];激光与红外;2003年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭旗;廖常俊;刘颂豪;;光纤中受激调制不稳定性的最佳工作区域[A];第四届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];1991年
2 夏守之;郭焱;;5阶非线性双折射保偏光纤中的调制不稳定性的研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
3 刘帅;陈芝燚;张新曙;;风和耗散影响下的调制不稳定性研究[A];第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会文集(下册)[C];2017年
4 贾维国;史培明;杨性愉;张俊萍;樊国梁;;非线性双折射光纤中不同频率传输区域的调制不稳定性[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
5 曾和平;;超短激光脉冲调制不稳定性及其应用研究[A];2004年全国强场激光物理会议论文集(一)[C];2004年
6 郭焱;夏守之;;高阶非线性效应对时空不稳定性的影响[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
7 李源;;光在自散焦介质中的调制不稳定性[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
8 钟先琼;向安平;程科;蔡青;;高阶色散下饱和非线性负折射介质中的调制不稳定性[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
9 方涛;李玉权;;光纤的非线性双折射及其矢量调制不稳定性[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年
10 李院民;李齐良;;有源光纤放大链路中高阶色散致调制不稳定性的研究[A];浙江省光学学会第九届学术年会暨新型光电技术青年论坛论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 甘晶辉;光力链系统中的孤子[D];华中科技大学;2017年
2 钟先琼;光纤中调制不稳定性的进一步研究[D];四川大学;2005年
3 卓辉;周期性微结构光子材料中光波的非线性传输研究[D];湖南大学;2008年
4 项元江;人工电磁超常材料中光和电磁波的传输与控制[D];湖南大学;2011年
5 刘冲;光学局域波态转换和相互作用的理论研究[D];西北大学;2016年
6 梁毅;弱光非线性传播及应用[D];南开大学;2014年
7 蔺福军;吸积盘中的反常磁黏滞及其应用[D];南昌大学;2013年
8 黎定国;非广延分布等离子体中自生磁场及非线性效应研究[D];南昌大学;2015年
9 陈伟;远程干涉型光纤传感系统非线性效应影响及其抑制技术研究[D];国防科学技术大学;2013年
10 黄劲松;腔中冷原子的量子动力学及超导比特的量子信息处理[D];西南交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨慧敏;光纤通信系统中调制不稳定性的研究[D];西南交通大学;2008年
2 易鹏;含超常介质的反向定向耦合器的时空调制不稳定性研究[D];湖南大学;2012年
3 赵典;广义非线性薛定谔方程描述的调制不稳定性、湍流、坍缩和逆级联[D];浙江大学;2011年
4 张星;高阶非自治薛定谔型方程的畸形波动力学和基带调制不稳定性[D];华北电力大学(北京);2017年
5 郑一周;强激光的调制不稳定性理论研究[D];华南师范大学;2004年
6 高松;小信号分析克尔介质的调制不稳定问题[D];四川大学;2004年
7 唐荣安;等离子体波的调制不稳定性[D];西北师范大学;2005年
8 朱香平;稳态矢量空间光弧子及调制不稳定性的研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2005年
9 李晓青;光脉冲在光子晶体光纤中产生超连续谱的研究[D];河北师范大学;2008年
10 张华;光子晶体光纤中超短脉冲的产生和传输特性研究[D];湖南大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026