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光折变晶体中空间光孤子的自偏转与形变

李文慧  
【摘要】:本文分别对外加偏压和交变电压的屏蔽光伏孤子进行了理论研究。数值模拟发现,在外加偏压的LiNbO3晶体中,影响屏蔽光伏孤子发生自偏转效应和形变的三个主要因素为:晶体受主浓度NA,暗辐射强度Id和外加电场E0。NA越大,明孤子的自偏转度和形变越大,而暗孤子的越小;Id越小,光束在晶体中诱导出的空间电荷场越容易达到饱和,导致光孤子发生顶部(明孤子)或底部(暗孤子)受到限制的形变;E0的数值越大,屏蔽光伏明孤子的自偏转度和形变将越大,而暗孤子的越小。 从带输运模型出发,推导了外加交变电场的光折变晶体中的空间电荷场,它由局域项与非局域项两部分组成,前者决定光孤子的形态结构,后者决定其自偏转效应。理论计算了屏蔽明、暗孤子包络的积分解,发现当外加交变电场与光强调制同步时,即外加交变电场的有效电场方向与晶轴方向一致时,在晶体中形成屏蔽明孤子;当两者相位相差π时,外加交变电场的有效方向与晶轴反向,则会形成屏蔽暗孤子。 微扰法计算了外加交变电场的屏蔽明、暗孤子的自偏转特性:明孤子朝晶轴反方向以—抛物线轨迹偏转,其偏转距离与外加交变电场值的三次方、光强调制度分别成正比,当明孤子中心光强与暗辐射强度的比值为10时,偏转距离最大,而暗孤子无此现象。孤子中心的空间频率随传播距离线性移动,导致其在发生自偏转的同时振幅横截面分布发生了变化,形成了偏转方向的曲线斜率变大,反方向的曲线变得平坦的分布曲线,同时,数值模拟的结论与上一致。计算发现,外加交变电场与外加偏压情况中暗孤子的自偏转现象相似,它们以非抛物线型轨迹朝晶轴方向发生偏移。它们的空间频率分量也会发生变化,导致光孤子的形状发生变化,并且均随着交变电场的有效值(或外加电场)的增大而变大。


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