光折变表面波及布拉格光栅中孤子的研究

摘要

光孤子是近年来人们研究的热点，光折变晶体与线性电介质界面存在的非线性表面波，能够将光波能量限制在晶体表面狭层内，使得界面处具有很高的光能量和功率密度，因此表面波在光波导制备、谐波产生等方面有着很高研究价值。
　　本文研究了中心对称光折变晶体与线性电介质界面、光伏光折变晶体与线性电介质界面形成的表面波及其能量变化。利用打靶法、四阶龙格库塔以及分步傅里叶方法对表面波的波动方程进行了数值研究;结合质点振荡模型和带运输模型对表面波的波动方程进行了理论分析，得到三种不同类型的光折变表面波，分别是非局域表面波、振荡表面波和局域表面波。在中心对称光折变晶体和线性电介质界面中，当传播常数和波导参数的差小于一阈值时，形成非局域表面波;若传播常数和波导参数的差大于该阈值时，中心对称光折变晶体和线性电介质界面形成局域表面波和振荡表面波。在光伏光折变晶体与线性电介质界面中，当光伏参数大于零、波导参数分别大于和小于零时，可得到非局域表面波和振荡表面波;若光伏参数小于零、波导参数大于零时，光伏光折变晶体和线性电介质界面得到一种稳定且没有拖尾的局域表面波。若波导参数取正值时，得到局域表面波的能量集中在光折变晶体内，并且始终高于线性电介质中的波能量。随着传播常数的增加，局域表面波的能量会逐渐的向线性电介质中偏移，局域波的总能量也是随之单调增加。在给定的物理模型下，调节决定非线性强度的参量可以控制局域表面波模的阶数和传播波形。
　　利用光束在布拉格光栅中传输的非线性特性，对耦合波的传输进行了分析和研究。得到了耦合波在布拉格光栅内的带隙顶端和底部传播的轮廓图，并对此时耦合光束传播的稳定性进行了探讨，得到了在光子带隙内稳定传播的光孤子，同时证明了光子带隙内部存在一个使光孤子不能传输的分界点。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 问题提出

1．4 本论文安排

第二章 理论基础

2．1 脉冲在单模光纤中的非线性传输

2．2 耦合模理论

2．3 求解薛定谔方程算法

第三章 中心对称光折变晶体和线性电介质界面表面波

3．1 引言

3．2 表面波在中心对称晶体与电介质界面传播的理论模型

3．3 数值仿真和分析

3．4 结论

第四章 非中心对称光伏光折变晶体与线性电介质界面表面波

4．1 引言

4．2 表面波在光伏光折变晶体与电介质界面传输的理论模型

4．3 数值仿真和分析

4．4 结论

第五章 布拉格孤子的非线性特性

5．1 引言

5．2 理论模型

5．3 布拉格光栅内的几种孤子特性分析

5．3．1 直线孤子

5．3．2 倾斜孤子

5．3．3 在模型中的饱和度和耦合的非线性孤子族

5．4 布拉格光栅内孤子运动分析小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢