SOI波导中双光子吸收对孤子捕获的影响和艾里脉冲的传输特性

摘要

绝缘体上的硅（SOI）由于其紧束缚特性和高非线性响应，这种材料被认为在构建片上全光集成光路方面具有十分重要的应用潜力。本文主要研究了两个课题：一个是SOI波导中，双光子吸收对孤子捕获的影响；另一个是SOI波导中，亚皮秒艾里脉冲的传输特性。
　　脉冲的传输特性遵从麦克斯韦方程组，通过一系列推导，得出了描述脉冲传输规律的非线性Schr?dinger方程（NLSE）。进一步通过分步傅里叶法，利用Matlab软件求解NLSE可获得脉冲的传输特性图像。
　　文章中研究分析两个课题：第一个课题是在SOI波导中，孤子脉冲的自捕获现象。讨论了孤子捕获的形成，以及SOI波导中的克尔效应，双光子吸收效应以及自由载流子效应对孤子捕获形成的影响，以及自由载流子寿命对孤子捕获所产生的影响。第二个课题研究了亚皮秒艾里脉冲在SOI波导中的传输规律。研究中发现了群速度色散和三阶色散的作用使得脉冲发生时域翻转，在克尔效应的作用下，有孤子脱离以及产生新的艾里脉冲。讨论了群速度色散，三阶色散，克尔效应，双光子吸收效应，自由载流子效应等因素对艾里脉冲传输特性的影响。

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一 绪论

1.1 引言

1.1.1 硅基光波导的结构类型

1.1.2 硅基光波导的特性

1.1.3 SOI波导中孤子和艾里脉冲传输特性的研究现状

1.2 本文的主要研究内容

二 理论模型

2.1 非线性薛定谔方程（NLSE）

2.2 分步傅里叶算法数值求解NLSE

三 数值模拟与理论分析

3.1 SOI波导中双光子吸收对孤子捕获的影响

3.1.1 孤子在SOI波导中传输的模型建立

3.1.2 SOI波导中的孤子捕获

3.1.3 双光子吸收效应以及所产生的自由载流子

3.1.4 自由载流子寿命

3.1.5 小结

3.2 亚皮秒艾里脉冲在SOI波导中的传输特性

3.2.1 亚皮秒艾里脉冲在SOI波导中传输的模型建立

3.2.2 亚皮秒艾里脉冲在SOI波导中的演化

3.2.3 影响艾里脉冲在SOI波导中传输特性的因素

3.2.4 小结

四 结论

参考文献

致谢

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