扩散-光伏机制光折变表面暗孤子研究

摘要

光折变空间孤子最先是1992年由Segev等人提出,当光束的衍射被光折变非线性效应完全平衡的时候可以产生。在1997年Segev等人从理论上系统得分析了空间孤子的形成。随着近20年的不断研究,迄今为止,已经报道了四种类型的光折变孤子:准稳态孤子,屏蔽孤子,光伏孤子和矢量孤子。
　　 在非线性光学领域光孤子得到了广泛而深入的研究和应用,利用光孤子写入波导、实现二次谐波产生以及在光开关等方面的成功应用使其成为光子器件设计的重要手段。然而体空间孤子由于扩散非线性引起的自弯曲导致相位失配,严重影响了二次谐波等非线性效应的产生和增强。表面的存在可以利用扩散非线性并克服孤子的自弯曲,使二次谐波产生所需要相位匹配条件得以满足,进而使各种非线性效应得以产生和增强。
　　 2007年segev等人在均匀热非线性介质中实现了表面孤子。我们课题组也于2009年提出并报道了基于扩散-漂移机制的光折变表面孤子。在本论文中我们进而研究了基于扩散-光伏机制自散焦非线性下的表面暗孤子,该研究将成为另一种重要的表面孤子类型。本论文开展并取得了以下研究工作和结果:
　　 (1)理论上,基于带输运模型和非线性波方程建立了基于扩散-光伏机制自散焦非线性下的表面暗孤子理论模型,数值模拟了光折变表面暗孤子的激发。
　　 (2)实验上,在LiNbO3晶体中成功地实现基于扩散-光伏机制光折变表面暗孤子的激发。
　　 (3)在成功地激发表面暗孤子的基础出上,利用表面暗孤子在近表面写入的光波导成功的实现了光束的导波。
　　 研究结果有望在表面波导、非线性效应增强等表面集成光子器件设计等方面得到重要应用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 光折变表面孤子的研究背景及意义

第二节 光折变空间孤子的研究进展

1.2.1 基于扩散和漂移机制的空间孤子

1.2.2 基于扩散和光伏机制的空间孤子

1.2.3 光折变空间光孤子的实验观察

1.2.4 光折变表面孤子的实验观察

第三节 本文的研究内容

第二章 光折变非线性效应

第一节 光折变效应的物理机制及其特征

第二节 带输运模型

第三节 光生伏打效应及其特征

第四节 扩散对光折变空间孤子的影响

第三章 光伏暗孤子的理论分析

第一节 扩散-光伏机制下暗孤子的理论模型

第二节 光伏暗孤子的数值模拟

第四章 光伏暗孤子的实验研究

第一节 光伏空间暗孤子实验观察

第二节 光伏表面暗孤子实验观察

第三节 光伏表面暗孤子实验分析

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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