非局域对数饱和型介质中双曲正割光束与非局域平板波导中双高斯光束传输特性的研究

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1、赣南师范学院分类号：O43密级：公开学校代码：10418学号：201107010硕士学位论文非局域对数饱和型介质中双曲正割光束与非局域平板波导中双高斯光束传输特性的研究ThepropagationcharacteristicsofhyperbolicsecantbeaminnonlocallogarithmicsaturatedmediaanddoubleGaussianbeaminnonlocalplanarwaveguide作者姓名：陈荣泉学院名称：物理与电子信息学院一级学科名称：物理学二级学科名称：光学指导教师：王形华教授二○年月

2、日万方数据赣南师范学院万方数据赣南师范学院摘要光孤子是一种有趣的物理现象，产生于光束传输的衍射展宽效应和介质的非线性压缩效应的平衡。1997年Snyder和Mitchell提出了强非局域模型，激起了人们对非局域中空间孤子研究的热潮，许多研究人员开始对不同的非局域非线性介质和光束间的相互作用进行了大量的理论研究和实验探讨。本文对强、弱非局域对数饱和型非线性介质中双曲正割光束的传输特性进行了研究，对有非局域非线性介质构成的平板波导中正交极化的双高斯光束传输特性进行了分析。本文的主要内容概括为：首先，简单介绍了孤子的分类、研究现状及其光孤子现

3、象，局域介质和非局域的区别，非局域介质的种类，并进一步对对数饱和性介质和非局域平板波导的研究现状作了介绍。其次，基于麦克斯韦方程组，推导出弱非局域对数饱和型介质中的双曲正割光束传输的理论模型，在此基础上，运用变分法研究了1+1维双曲正割光束在对数饱和型弱非局域非线性介质中的传输特性，求解得出了一个临界束宽，在初始束宽等于临界束宽的条件下可以形成孤子，且是稳定的。接着，对变分原理做了阐述，利用变分法求解强非局域对数饱和型介质中双曲正割光束的非线性薛定谔方程，得出的各参量演化方程与一般强非局域中高斯光束传输特性相似，但不同的是形成孤子的条件

4、决定于临界束宽而非临界功率。当初始束宽不等于临界束宽，得到了束宽振荡的1+1维双曲正割型空间呼吸子。最后，用解析法探讨了正交偏振、中心重合的两束高斯光束在非局域非线性介质构成的平板波导中的传输规律，得到了两光束的各自参量的演化方程和两个临界功率，且两个临界功率的大小与耦合系数m和非局域程度有关；对于无双折射的情形，当光束初始功率等于临界功率时，得到了两个正交偏振的高斯型线偏振空间孤子，其与介质的非局域程度无关。对于强非局域情形，在无双折射条件下，当两束光的总功率等于2倍临界功率，可得到两个稳定高斯光孤子，而两光束功率不相等时，得到了两个

5、正交偏振的高斯型呼吸子，进一步研究发现功率大的光束束宽作周期性压缩振荡，功率小的光束束宽作周期展宽振荡。用分步傅立叶法对非局域平板波导中正交偏振、中心重合的两高斯光束传输规律作了数值模拟，发现解析解与数值解较好的接近一致。关键词：对数饱和型非局域介质；平板波导；双曲正割光束；双高斯光束；非局域空间光孤子万方数据赣南师范学院AbstractOpticalsolitonisakindofinterestingphysicalphenomena,producebythebalancebetweenBeampropagation’sdiffra

6、ctionbroadeningeffectswithmedia’sNonlinearcompression.Snyder-Mitchellmodelhaspromotedpeopletothelocalspatialsolitonintheresearchupsurgein1997,Manyresearchersbegantoresearchdifferentnonlocalmedia,theoreticalstudiesofbeam’sinteractionandexperimentalinvestigatebecomemoreand

7、more.Inthispaper,thetransmissioncharacteristicsofSechbeamsinlogarithmicsaturatednonlinearmediaandthetransmissioncharacteristicsofdoubleGaussianbeamsinorthogonallypolarizedwaveguidewereanalyzed,themaincontentissummarizedas:Frist,Simpleclassificationofsoliton,theresearchst

8、atusandphenomenonofopticalsoliton,localmediaandthelocalarea,thedifferencebetweenthetypesoflocalmediaare