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光纤中反常波的数值模拟研究

张凤丽  
【摘要】:反常波(畸形波)起源于海洋学,具有极大的破坏力,是一种十分复杂的非线性自然现象,近十年来,已经成为了光纤中非线性光学这一学科领域的研究前沿热点。尽管越来越多科学家投入到对反常波的研究中来,并取得了重大的进展,目前对于其形成机制尚无统一定论。对反常波产生机制的研究,一方面可以使我们更好的了解这一神秘的自然现象,找到预测和应对的方法,进而避免海洋灾难和减少损失。另一方面,反常波就像一把双刃剑,在光学领域被认为是易于控制的,并且可以根据需要产生和抑制,所以在研究光学反常波方面有着绝佳的表现。本项研究采用具有超长单模光纤的光学系统作为实验平台,来模拟海洋条件和其内部的弱非线性作用,深入研究光学反常波的形成过程和物理机制。首先,我们建立了耦合的非线性薛定谔方程组(NLSEs)来作为随机光纤激光器中连续波泵浦飞秒脉冲的数学模型,并进行了数值模拟,结果表明在色散波的辅助下,光学反常波可以通过孤子间的单次碰撞形成,此外,通过研究其空间结构演变过程,我们观察到它的持续时间接近4ns。然后在深入探索光学反常波的形成机制过程中,我们采用辅料方法求解了自聚焦的NLSE,数值模拟的结果与实验现象具有较高的一致性,同时观察到了双极性超常规孤子的FPU现象。


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