基于双光子光折变效应的空间孤子的理论研究博士学位论文

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1、博士学位论文基于双光子光折变效应的空间孤子的理论研究THEORETICALSTUDYONSPATIALSOLITONSDUETOTWO-PHOTONPHOTOREFRACTIVEEFFECT张宇哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：O437国际图书分类号：535理学博士学位论文基于双光子光折变效应的空间孤子的理论研究博士研究生：张宇导师：孙秀冬教授副导师：侯春风教授申请学位：理学博士学科、专业：光学所在单位：物理系答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O437U.D.C:535Disser

2、tationfortheDoctoralDegreeinScienceTHEORETICALSTUDYONSPATIALSOLITONSDUETOTWO-PHOTONPHOTOREFRACTIVEEFFECTCandidate：ZhangYuSupervisor：Prof.SunXiudongAssociateSupervisor：Prof.HouChunfengAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofScienceSpeciality：OpticsAffiliation:DepartmentofPhysicsDa

3、taofDefence：July.2007Degree-ConferringInstitution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要光折变空间孤子是指在光折变介质中无衍射地向前传播的光束。由于光折变空间孤子可以在较低光强情况下形成以及它在光学信息处理、光学开关、光学集成、光互联及光计算等许多方面具有广阔的潜在应用前景，因而成为最近十多年来光折变非线性光学领域中的一个研究热点。以往光折变空间孤子的研究仅限于针对单光子光折变介质，2003年Castro-Camus等人提出了一个新的双光子光折变模型，本文基于Cast

4、ro-Camus模型，从理论上研究了具有双光子光折变效应介质中的空间孤子、非相干耦合空间孤子对以及温度对空间孤子的影响等问题。利用基于Castro-Camus模型得到的双光子光折变介质中一维屏蔽空间孤子的演化方程，从理论上证明了在双光子光折变介质中存在灰屏蔽空间孤子，给出了灰空间孤子存在的条件，在稳态和适当外加电场作用下获得了光波演化方程的灰空间屏蔽孤子解，并讨论了灰屏蔽空间孤子的强度轮廓、相位分布以及孤子的横向速度。给出了双光子光折变介质中一维光伏空间孤子的演化方程，预言了在稳态和开路条件下，在双光子光折变介质中存在暗、亮和灰光伏空间孤子

5、，确定了在双光子光折变介质中存在暗、亮和灰光伏空间孤子的条件，同时给出了双光子光折变介质中各种光伏空间孤子的强度半高宽，讨论了灰光伏空间孤子的强度轮廓、相位分布、横向速度及偏向角等。对两束偏振方向和波长都相同的互不相干光在双光子光折变介质中的耦合进行了理论研究，给出了适当外场作用下具有双光子光折变效应的晶体中一维非相干耦合屏蔽空间孤子对的演化方程，从理论上证明了双光子光折变介质中可以形成非相干耦合亮-亮、暗-暗、亮-暗及灰-灰屏蔽空间孤子对，讨论了不同组态的非相干耦合屏蔽空间孤子对的产生条件。给出了具有双光子光折变效应的介质中一维非相干耦合

6、光伏空间孤子对的演化方程，从理论上预言了在具有光伏效应的双光子光折变介质中可以形成非相干耦合暗-暗、亮-亮、亮-暗及灰-灰光伏空间孤子对，并讨论了不同组态的非相干耦合光伏空间孤子对的产生条件。研究了温度变化对双光子光折变介质中屏蔽孤子和光伏孤子的形态的影--I哈尔滨工业大学理学博士学位论文响以及对亮屏蔽空间孤子的偏转特性的影响。在室温变化范围内，介质的温度对于双光子光折变介质所支持的空间孤子的形态具有较大的影响，当介质的温度不同时，介质所支持的空间孤子的光强和强度半高宽均不相同；不同温度下，双光子光折变介质所支持的亮屏蔽空间孤子的偏转程度亦

7、不同。关键词光折变非线性光学；双光子光折变效应；光折变空间孤子；光折变空间孤子对--IIAbstractAbstractThephotorefractivespatialsolitonisthelightbeaminthephotorefractivemediawhosediffractionisexactlybalancedbythephotorefractiveeffect.Opticalspatialsolitonsbasedonphotorefractiveeffectcanbeformedatverylowincidentinte

8、nsity,andhaveavarietyofpotentiallyimportantapplications,includingall-opticalswitching,bea