光致异构聚合物中光学空间孤子 的垂直全光调控!

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1、第"’卷第%期%$$&年%月物理学报QB2)"’，PB)%，R8S@70@T，%$$&#$$$.(%>$J%$$&J"（’$%）J$=>".$&KFDKLMN,OFK,OPOFK"%$$&FU1;)LUT3),B:)"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""光致异构聚合物中光学空间孤子的垂直全光调控!!黎扬钢佘卫龙（中山大学光电材料与技术国家重点实验室，广州"#$%&"）（%$$’年(月(#日收到；%$$’年’月##日收到修改稿

2、）用数值方法研究了在具有光致异构非线性的聚合物中光学空间孤子的垂直全光调控)结果表明，对于调控光和信号光是相干的情况，被调控的信号光会产生散射甚至坍塌、微偏转等现象，其作用强弱依赖于两束光的初始相位之差、调控光光强、调控光入射位置等)这种垂直全光调控效应有望应用于全光开光、光集成等方面)关键词：光折变空间孤子，孤子相互作用，垂直调控，光致异构!"##：*%’"+，*%’",，*%&$+有不同的边界条件而导致不同的相互作用)双光束#<引言在自散焦介质中对向传播的聚焦效应也已见报［%(］［%*］道)%$$"年，IB

3、468G等利用各向异性非局域理［#—#%］光折变空间孤子的研究已经有十多年了，论分析了相干对向传播的相互作用)以上同向、对向［#，%，"，’，=—#%］［(，*，&］理论上、实验上都取得了重要进展)相互作用都是在各向异性介质中进行的，且光的传近年又发现，在具有光致异构非线性的聚合物中能播方向是一个维度的)［#(—#"］形成新一类光学空间孤子)与过去常用的光折因未极化的光致异构聚合物是各向同性的，这变材料不同，未极化的光致异构聚合物是各向同性就容易在两个或两个以上的维度研究光束的相互作的，它所承载的孤子具有许多新

4、的性质，例如，这种用)本文着眼于两组互相垂直的单光束在这种介质［#*］材料中的孤子光束可以是圆偏振的)有关研究刚中的相互作用，这两组光分别称为信号光和调控光)刚开始，许多课题有待进一步深入研究)信号光在聚合物中独立传播时，只感受到自身光场光孤子的相互作用是光孤子研究的前沿热诱导的折射率波导的作用)如在垂直方向引入调控［#’］［#&］点)#>>&年，?0@:10.A71@1;B等研究了光折变晶光，调控光也会形成折射率波导，那么，信号光会受体C1#%D1E%$中相干孤子的平行同向传播相互作用，到怎么样的影响呢？这就

5、是我们所要研究的垂直全实验上发现他们是同相互相吸引、异相互相排斥的)光调控)就我们所知，两垂直传播的光孤子相互作用非相干的平行同向传播的孤子一般是互相吸引还没见报道)我们先建立垂直全光调控的模型，然后［#=］［#>］的，然而互相排斥的现象也被发现了)%$$$年，采用数值方法研究在相干情况下信号光被调控的情［%$］FB3G7;等发现非相干的暗孤子可使同向传播的况，分别研究了$，!初始相位之差下调控光光强对亮光束光强分布变得尖锐，相干性加强)%$$"年，H7信号光的调控影响，讨论了调控光垂直入射位置对［%#］等通过

6、控制同向传播的两亮孤子的相干系数实信号光的调控影响，给出了相同调控光光强下不同现对孤子相互作用的控制，发现改变相干系数可以相位之差与信号光调控的关系曲线，接着分别研究使两孤子相互吸引或相互排斥)%$$(年，IB468G了不同信号光光强、不同相位之差下信号光的微偏［%%］等数值研究了饱和自聚焦非线性介质中光束的转)结果表明，这种垂直全光调控可望应用于全光开对向相互作用，指出了对向传播和同向传播由于具关、光集成等方面)!国家自然科学基金（批准号：#$(&*#%#，#$"&*#’&）资助的课题)!通讯联系人)-./0

7、12：34123$%5637)897):;9<;物理学报:;卷’-+（*）!$567（8$%(），（,）!"理论分析及数值模拟方案其中%是孤子传播常数，则$又可表示为$-!+（*）*将（+），（,）两式代入（!）式，可得无量纲化的孤子方程!"#"光致异构聚合物中的孤子理论!!!#+（&）!+0"!+0+含有偶氮苯等有机生色团的聚合物中生色团!-+（&）{,1[!(+1!#&#+!#+分子可以有两种异构体：顺态（#$%态）异构体和反态!（&’()%态）异构体*在适当波长的光照射条件下两种2(’#&()#+"!!0

8、+)1,]}，（.）!+异构体可以互相转化，这就是光致异构*对同一波长的光，顺态和反态异构体对应不同的折射率，因此，其中，*，*-（9!)!"#）1+4!*令(-&-*///"///光照该聚合物可产生光诱导折射率改变*+(!!在有背景光照射条件下，线偏振光激发的折射，--，!.-，（!）式可以写成归一.""#/)/(/.""#/［+,］率改变!!可写为化无量纲的光场演化方程+0!$!!