光折变晶体中二维光格子内带隙孤子的研究

发布时间：2017-12-13 10:13

本文关键词：光折变晶体中二维光格子内带隙孤子的研究

【摘要】：空间光孤子是指在传播过程中,与传播方向正交的横向光波能够保持其形状不发生变化。其产生的原因是光波在介质材料中传播时,介质材料的非线性效应与光束自身的衍射效应可以达到一种平衡状态。由于它这一独特的性质,其在全光开关、光波导、光互联、光学通信以及光计算等方面有着巨大的潜在应用价值。光子晶格是一种能够限制光传播的折射率呈周期性排列的光学结构,在晶格中引入缺陷后,光束在带隙内传播形成缺陷孤子,又进一步加强了调控光的可能性。本文应用平面波展开法、牛顿共轭梯度法、修正的平方算子法、对称的分步傅里叶法等数值计算方法,对空间光孤子的物理性质进行研究。本文以非线性薛定谔方程为基础,主要研究了中心对称光折变晶体中Kagome型光格子内的带隙孤子和缺陷孤子,应用数值模拟方法详细分析了光格子中缺陷孤子的存在及其传播的稳定性,并进一步讨论了缺陷强度参数值对孤子的存在区域及传播稳定性的影响。结果表明:当缺陷强度值是零时,带隙孤子只存在于半无限带隙中,高功率值的带隙孤子是不稳定的,低功率值的带隙孤子是稳定的。带隙孤子的功率值随着传播常数的增大逐渐变小。当缺陷强度是正值时,缺陷孤子只存在于半无限带隙内,高功率值的缺陷孤子是不稳定的,低功率值的缺陷孤子是稳定的。随着缺陷强度值的增加,缺陷孤子的稳定区域也变大。当缺陷强度值是负值时,缺陷孤子不仅存在于半无限带隙内,还存在于第一带隙内。在半无限带隙中,高功率值区域和低功率值区域的缺陷孤子都是不稳定的,高功率值的孤子在传播过程中形状和位置发生了变化,低功率值的孤子在传播过程中发生了分裂。只有中功率值区域的缺陷孤子是稳定的。在第一带隙内,当缺陷强度较低,负缺陷孤子可以稳定传播;当缺陷强度较大时,高功率值的缺陷孤子可以稳定传播,低功率值的缺陷孤子不能稳定传播。随着缺陷强度值绝对值的增加,缺陷孤子的稳定区域变小,缺陷孤子不再全部稳定。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O437

【参考文献】

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