全息空間光孤子的理論研究.pdf

1、在光學介質中，橫相位調制一度被認為只能伴隨著自相位調制出現(xiàn)，不能單獨存在，直到一種新型的空間光孤子—全息空間光孤子在光折變介質中提出才給出了一種橫相位調制單獨存在的方式。對全息光孤子，兩束相干光之間由于干涉在介質中形成折射率光柵，兩束光在通過該光柵時發(fā)生布拉格衍射產生橫相位調制，使得兩束光同時被捕獲形成空間光孤子。每束光都是全息孤子的一個必不可少的分量，因為單獨一束光是不可能形成孤子的。由于全息光孤子的獨特性，它吸引了人們越來越多的研究

2、興趣。在本論文中，我們主要研究了哈密頓系統(tǒng)中全息明孤子所誘導波導的特性，耗散系統(tǒng)中全息孤子的穩(wěn)定性以及哈密頓系統(tǒng)和耗散系統(tǒng)中的全息孤子解的問題。
　　 本文根據(jù)哈密頓系統(tǒng)中全息孤子的理論模型，考察了哈密頓系統(tǒng)中兩分量相同的全息明孤子所形成波導的特性，發(fā)現(xiàn)波導可能的導模數(shù)主要依賴于孤子的峰值強度和背景光之間的強度比，導模數(shù)隨著比值的增加而單調增加。我們對導模以及正弦波、余弦波在波導中的動態(tài)演化做了數(shù)值模擬。結果顯示，由這種明全息孤

3、子所誘導的波導可以用來實現(xiàn)對某一維上有周期性并具有慢變包絡振幅的探測波的導引。在已有的關于耗散系統(tǒng)全息空間光孤子的理論模型中，一束光輸出能量給另一束光，輸出能量的光為泵浦光，能量流入的光為信號光，并認為泵浦光的強度為常數(shù)并忽略它的演化。對由該模型所得到的耗散全息孤子解，我們通過用數(shù)值模擬的方法研究系統(tǒng)參數(shù)，如介質的吸收、外電場等，對孤子的穩(wěn)定傳播的影響，考察了這種孤子解的穩(wěn)定性。同時也用理論分析的方法研究了這種孤子解的穩(wěn)定性。數(shù)值分析和

4、理論分析的結果都顯示泵浦光強為常數(shù)的耗散全息孤子模型所給出的信號光孤子解對微擾具有穩(wěn)定性。但是進一步的研究表明當泵浦光強為常數(shù)時系統(tǒng)會出現(xiàn)泵浦光清空以及泵浦光調制不穩(wěn)定性，這兩種效應又會極大的影響信號孤子光的穩(wěn)定傳播。因此需要在考慮忽略泵浦光演化的基礎上尋找更合適的耗散全息孤子解。為了得到哈密頓系統(tǒng)中兩分量不同的全息孤子解，我們通過兩個模式耦合的方法得到了哈密頓系統(tǒng)中兩分量顯著不同的全息孤子解以及任意振幅的全息孤子解。我們發(fā)現(xiàn)兩個同階模

5、式之間的耦合可以得到單峰-單峰、雙峰-雙峰、多峰-多峰組合的任意振幅的全息孤子解，兩個不同階數(shù)模式之間的耦合可以得到單峰-雙峰，單峰-多峰，雙峰-多峰組合的全息孤子解。同時在每一個組合中又包括了很多可能的孤子解，涵蓋了從一般到特殊的很多種的情況，極大的豐富了全息孤子解的形式，也擴大了全息孤子解參數(shù)的取值范圍。另一方面，模式耦合的方法可以推廣到耗散系統(tǒng)中，得到不存在調制不穩(wěn)定性的耗散全息孤子解。而且，在這樣一種模式耦合的過程中可以看到模式