光折变材料中的矢量空间孤子与局域表面波

【摘要】：空间光孤子是光束在非线性介质中传播时光束自身衍射被材料的非线性效应完全补偿特殊传播状态，由于在全光器件中拥有广阔的应用前景和自身深刻的理论意义，吸引了国内外众多研究者的关注。利用光折变效应产生空间光孤子使得光孤子的应用具备了更大的可行性。而用易于合成和调整参数的聚合物材料产生光孤子更拓宽了空间光孤子的应用前景。 本文中将就以下几个课题进行探讨： 1．光折变聚合物材料中的灰孤子族 我们证明了偏压下光折变聚合物中空间灰孤子族的存在性，发现对于给定的材料参数，光折变聚合物中的灰孤子相位绝对值会随着光束灰度的增加而减少；而对于给定的孤子灰度，灰孤子相位绝对值会随着材料参数m的增加而增加，我们还发现，当归一化背景强度和材料参数给定时，灰孤子光束强度分布的半高宽（FWHM）会随着光束的灰度增加而增加。另外，我们也研究了N个耦合光束演化方程给出的多分量灰孤子族解。这些灰孤子族解当N束互不相干且有着相同波长和偏振的，随后，我们详细探讨了多光折变聚合物中分量灰孤子族的特性和稳定性。 2．光伏光折变晶体中光诱导产生的一维光学格子中缺陷模 由于缺陷强度的不同，这些缺陷模存在于不同的光子带隙中，对于正缺陷，缺陷模不只存在于半无限带隙中，还存在于第一个和第二个光子带隙。当缺陷模分支固定时，缺陷模的限制随着缺陷强度参数的增加而增加。对于负缺陷，缺陷模只能存在于第一个和第二个光子带隙。对另一方面，当缺陷强度参数给定时，正缺陷局域化强度最大的缺陷模出现在半无限带隙中，而负缺陷局域化强度最大的缺陷模出现在第一光子带隙中。 3．光伏光折变晶体与线性电介质界面的局域化表面波 在0b2的条件下，对应于负值和正值波导参数，分别存在两种不同类型的局域化表面波，其中，b是传播常数，是与光伏光折变晶体和波长有关的参数。对于正值的,光伏光折变晶体中集中的的能量总是高于现行电介质中的能量。而对于负值的，光束能量中集中于线性电介质中的部分多于光伏光折变晶体中的部分，并且这部分能量随着传播常数b的增大而减小。 4．非局域非线性介质中的非相干耦合孤子对 我们证明了非局域Kerr型介质中非相干耦合孤子对的存在。分别研究了亮-亮，暗-暗和灰-灰孤子对的情形。我们的分析显示对于亮-亮孤子对，其半高宽随材料的非线性的非局域程度增加而增加，而暗-暗孤子对和灰-灰孤子对的分量的半高宽(FWHM)随着非线性响应的非局域性程度增加而减少。