空间屏蔽光伏孤子的演化和自偏转特性研究

【摘要】：孤子理论的研究源于20 世纪60 年代。作为孤立子理论的一个重要分支,光孤子从20 世纪80 年代在实验中被发现,科学界对其进行的研究已经取得了丰硕成果。由于光孤子所具有的独特性质,可以说,光孤子是继激光之后非线性光学领域又一革命性的发现,因而近十多年来它已成为一个备受关注的研究领域。 本文系统地研究了在光伏光折变晶体中存在的一种新的稳态空间光孤子—屏蔽光伏孤子。它不同于已经发现并证实的屏蔽孤子和光伏孤子,其特性取决于晶体的光伏场和外加电场。相比之下,屏蔽孤子仅和外加电场有关,光伏孤子仅和晶体的光伏场有关。这是因为,屏蔽光伏孤子形成于加外电场的光伏光折变晶体中,源于对外电场的非均匀空间屏蔽和光伏效应两个物理过程,而屏蔽孤子形成于加外电场的非光伏光折变晶体中,源于对外电场的非均匀空间屏蔽,光伏孤子形成于不加外电场的光伏光折变晶体中,源于光伏效应。 高斯光束作为一种非常常见的光源,其波形与明孤波具有相似的特征。本文还从理论上研究了高斯光束在光伏光折变晶体中的孤波演化现象,证明了对于和给定晶体匹配的高斯光束,能够在晶体中演化成稳定的明孤波。 本文共分九章。 第一章概述了光孤子理论的研究现状及其重要性,提出了本文的研究构想和取得的主要成果。 第二章概述了孤立子的基本理论及孤波方程的解法。 第三章概述了非线性方程的数值求解方法。 第四章研究了稳态空间屏蔽光伏孤子的形成机制及其基本特性。 第五章研究了屏蔽光伏明孤子在晶体中的动态演化特性。 第六章研究了屏蔽光伏明孤子在晶体中的动态演化特性。 第七章研究了晶体损耗对屏蔽光伏孤子在晶体中动态演化特性的影响。 第八章研究了屏蔽光伏明孤子在晶体中动态演化的自偏转特性。 第九章研究了高斯光束在晶体中的孤波演化特性、自偏转特性及晶体损耗对其孤波演化特性的影响,提出了匹配高斯光束的概念。 【关键词】：空间光孤子 光伏效应 光折变效应 扩散效应 高斯光束
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2001
【分类号】：TN252
【目录】：

• 第一章 绪论6-14
• 1.1 孤立子理论的研究背景及其发展6-11
• 1.2 本文的主要研究内容和研究方法11-12
• 1.3 本文取得的主要成果和结构12-14
• 第二章 孤立子的基本理论及孤波方程的求解14-42
• 2.1 孤立子的基本理论14-16
• 2.2 非线性方程的行孤波解16-17
• 2.3 求解非线性孤波方程的齐次平衡法17-21
• 2.4 求解非线性孤波方程的逆散射法21-31
• 2.5 求解非线性演化方程N 孤子解的Hirota 方法31-37
• 2.6 求解非线性演化方程孤子解的Buchlund 变换37-39
• 2.7 用三角函数法求解KdV方程39-41
• 2.8 本章小结41-42
• 第三章 非线性方程的数值求解42-48
• 3.1 非线性演化方程数值计算方法的基本知识42-43
• 3.2 KdV 方程的有限差分法43-44
• 3.3 非线性Schrodinger 方程的有限差分法44-46
• 3.4 求解非线性Schrodinger 方程的波束传播法46
• 3.5 求解非线性Schrodinger 方程的分裂步长傅立叶变换法46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 空间屏蔽光伏孤子及其基本特性48-58
• 4.1 空间电荷场与运动方程48-50
• 4.2 空间孤子态50-53
• 4.3 空间光伏孤子的物理特性53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 空间屏蔽光伏明孤子的动态演化特性58-70
• 5.1 空间屏蔽光伏明孤子态58-59
• 5.2 不考虑晶体损耗和扩散效应时空间屏蔽光伏明孤子的动态演化59-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 空间屏蔽光伏暗孤子的动态演化特性70-76
• 6.1 无耗晶体中的空间屏蔽光伏暗孤子态70-71
• 6.2 无耗条件下空间屏蔽光伏暗孤子的动态演化71-75
• 6.3 本章小结75-76
• 第七章 损耗对空间屏蔽光伏孤子动态演化特性的影响76-90
• 7.1 考虑损耗时的动态演化方程76
• 7.2 损耗对明孤子动态演化特性的影响76-83
• 7.3 损耗对暗孤子动态演化特性的影响83-88
• 7.4 本章小结88-90
• 第八章 空间屏蔽光伏明孤子动态演化的自偏转90-98
• 8.1 考虑扩散效应时的动态演化方程90-91
• 8.2 空间屏蔽光伏明孤子动态演化的自偏转91-95
• 8.3 损耗对自偏转特性的影响95-97
• 8.4 本章小结97-98
• 第九章 高斯光束的孤波演化98-117
• 9.1 高斯波与明孤波的匹配98-99
• 9.2 高斯光束的孤波演化99-103
• 9.3 损耗对高斯光束孤波演化特性的影响103-108
• 9.4 高斯光束孤波演化的自偏转108-113
• 9.5 高阶扩散项对高斯光束孤波演化自偏转特性的影响113-116
• 9.6 本章小结116-117
• 参考文献117-121
• 致谢121

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