中心对称光折变晶体中平移空间光孤子研究

摘要

光折变空间孤子具有在低功率、短时间内形成且能稳定传播的特性，在光纤通信、光波导等方面也存在着较大的应用价值，因而其一直是科研人员研究的热门课题。本文将在实验中平移中心对称光折变晶体钽铌酸钾使其产生空间光孤子，并对此在理论上进行分析。鉴于此，本文的主要工作如下:
　　首先，综述了光折变空间孤子的相关研究，重点介绍了国内外关于中心对称光折变晶体中空间光孤子的研究进展。
　　其次，简述了钽铌酸钾晶体的结构特点、物理性质及其相关应用。钽铌酸钾晶体在室温下具有较强的二次电光效应;晶体加压后会由光学各向同性体变为各向异性体，折射率椭球由一个球体变成椭球体。据此，推导了不同轴向偏压的立方相钽铌酸钾折射率变化△n的表达式和晶体光轴的变化;重点分析了b轴偏压下晶体折射率变化及折射率椭球方程的数学表达式，分析了施加电场前后晶体折射率曲面、晶体折射率椭球方程的变化情况。
　　再次，通过在偏压条件下相对平移晶体的方式，增强了晶体的光折变效应，实验研究了钽铌酸钾晶体中空间光孤子的传播特性。
　　(1)观测了外电场条件对对光束传播形态的影响，实验结果表明:当只给晶体施加电压时，光束会出现短暂的自聚焦现象，随后便义恢复到自散焦状态;当给晶体施加不同的电压时，光束的自聚焦程度会随着电压值的不断增加而加强。
　　(2)采用控制变量法进行了外电场、平移两个外势场下的对比实验，结果表明:只有在外电场作用下进行实验，才有可能通过平移的方法使晶体中形成稳定的空间光孤子。
　　(3)观测了平移条件对晶体内光束传播形态的影响，实验结果表明:外电场作用下，移动晶体可以使晶体内光束发生自聚焦现象并有自陷成亮空间孤子的趋势;晶体移动的速度越大，光束的自聚焦效应越明显;从外形上看，伴随着移动速度的增加，晶体内光束会逐渐变细。若晶体在特定的速度下平移，改变给其施加的电压值，光束的传播行为也会发生相类似的变化效果。
　　最后，根据文献及相关理论分析，修正了平移机制下中心对称光折变晶体中的空间电荷场理论模型。利用模型，理论上分析了晶体平移导致空间光孤子现象形成的原因;数值求解了新模型理论下光束传播的波动方程;模拟了光束在不同平移速度下的传播行为及其演化过程。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 光折变空间孤子的研究综述

1．3 中心对称晶体中光折变空间孤子的研究综述

1．4 本文主要研究内容和结构安排

第二章 中心对称光折变晶体钽铌酸钾的基本结构及其光折变性能的研究

2．1 引言

2．2 KTN晶体的结构和基本性质

2．3．1 电光效应的基本描述

2．3．2 KTN晶体的二次电光效应

2．4 本章小结

第三章 平移诱导中心对称晶体中空间光孤子的实验特性研究

3．1 引言

3．2 室温条件下外电场对晶体内光束传播行为的影响

3．2．1 实验装置

3．2．2 实验数据处理及结论

3．3 室温下平移对晶体内光束传播行为的影响

3．3．1 实验装置

3．3．2 同一电压条件下光束在不同移动速度中的形态变化

3．3．3 相同移动速度条件下光束在不同电压下的形态变化

3．4 本章小结

第四章 平移诱导中心对称晶体中空间光孤子的理论及数值方法研究

4．1 引言

4．2 非中心对称及中心对称光折变晶体中空间电荷场的分析

4．3 平移诱导中心对称光折变晶体内的空间电荷场

4．4 平移诱导中心对称晶体中空间光孤子的传播行为及数值研究

4．5 本章小结

5．1 全文总结

5．2 主要创新点

5．3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要学术成果

攻读硕士学位期间参与的课题