外场作用下向列相液晶中的弱光空间光孤子

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1、硕士学位论文外场作用下向列相液晶中的弱光空间光孤子THEWEAKLIGHTSPATIALSOLITONINNEMATICLIQUIDCRYSTALUNDEREXTERNALFIELD刘颀哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O437学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文外场作用下向列相液晶中的弱光空间光孤子硕士研究生：刘颀导师：侯春风教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位：物理系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O437U.D.C:535Dissertationfort

2、heMasterDegreeinScienceTHEWEAKLIGHTSPATIALSOLITONINNEMATICLIQUIDCRYSTALUNDEREXTERNALFIELDCandidate：LiuQiSupervisor：Prof.HouChunfengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PhysicsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinIns

3、tituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要由于光孤子在远距离传播过程中形态、幅度和速度都保持不变的特性，可以实现超长距离、超大容量的光通信，使得它在光通信、光学逻辑器件方面有着非常重要的应用。光孤子的出现对现代通信领域起到了不容小觑的作用，因为在整个传播过程中光孤子没有任何变化，保证了信息的准确性。同时还具有容量大、误码率低、抗干扰能力强等很多优点。空间光孤子一直是非线性光学的研究前沿，所以对于找到一个合适的媒介来研究空间光孤子就显得尤为重要。在过去的研究中发现了向列相液晶这种媒介，它具有的较大的光学非线性正是探究光孤子的有利介质

4、。从描述光波在非线性介质中传播的非线性方程出发，推导出了在弱光情况下向列相液晶基于光强响应时入射光的传播方程。根据已有的光孤子的边界条件求解出了向列相液晶基于光强响应情况下的亮、暗空间光孤子解，光孤子的光强表达式以及光孤子的宽度表达式。并对光孤子的归一化光场分布、归一化光强分布、以及宽度进行了模拟。同时，对光孤子的光场、光强、宽度的影响因素进行了分析。发现光强响应系数、入射光波的光场、向列相液晶介电常数的各项异性对空间光孤子的光场、光强、宽度都会产生影响。从非线性介质中的光束传播方程出发，求解向列相液晶中基于光场响应情况下的空间光孤子。利用数值积分的方法，求

5、解出亮、暗空间光孤子积分形式的解以及光孤子的光强、宽度表达式。同时，对光孤子的归一化光场、光强以及光孤子的宽度进行了模拟。并分析了光场响应下光孤子光场、光强、宽度的影响因素。将液晶的弹性理论和液晶的电控偏转特性相结合，推导出了一般情况下入射光波在向列相液晶中的传播方程。并模拟出在有折射率变化时光束在向列相液晶中的传播情况和没有折射率变化时光束在向列相液晶中的传播情况。通过对比发现只有在向列相液晶的折射率变化时才可以形成空间光孤子。关键词：非线性效应；非线性介质；向列相液晶；空间光孤子-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractBecausetheso

6、litonhasthesameshape,amplitude,andspeedinthelong-distancepropagation,itcanrealizeultra-longdistanceandlarge-capacityopticalcommunication,makingitveryimportantinopticalcommunicationandopticallogicdevices.Theemergenceofopticalsolitonshasplayedanimportantroleinthefieldofmoderncommunic

7、ations,becausethereisnochangeofsolitonsintheentireprocessofpropagation,whichensurestheaccuracyofinformation.Atthesametime,italsohasmanyadvantagessuchaslargecapacity,lowbiterrorrate,andstronganti-interferenceability.Spatialsolitonshavealwaysbeentheresearchfrontierofnonlinearoptics,s

8、oitisespeciallyimportantto