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非线性材料中光折变空间光孤子的开关特性

作　者: 刘飞
导　师: 覃亚丽
学　校: 浙江工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 光折变效应光折变空间光孤子相互作用光开关类Crank-Nicholson
分类号: O437
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要

在有光照射入非线性材料中时,光强会导致材料的折射率发生变化。空间光孤子的产生是因为材料的折射率的变化产生的自聚焦现象与光束的衍射效应相互平衡的结果。我们已经知道在只需要在毫瓦量级的功率下就可以产生空间光孤子。由于所需的功率较低加之其反应的速度相对较快,故其在光路由、光开关以及光通信等方面的潜在应用受到了普遍的关注。本文主要是介绍了产生空间光孤子的理论基础,了解了空间光孤子的传输特性以及它们之间的相互作用,最后介绍了产生光开关的方法。本文应用的数学仿真方法是类Crank-Nicholson法,本文的具体工作如下:1、分析了课题的理论基础,从空间光孤子的形成机理出发,理解空间光孤子的形成过程。理解形成光孤子的带运输模型――光折变效应的动力学方程,推导出空间电场的形成和非线性薛定谔方程的建立,最后数值仿真分析了空间光孤子的形态。2、给出了整个课题的研究所运用的方法。详细介绍了求解薛定谔方程的一种较为经典的方法――波传输法(BPM),另外介绍了一种比较新颖的方法――类Crank-Nicholson。我们利用了后一种方法对课题研究进行了数值模拟仿真。3、分析了空间光孤子在非线性材料中的传输特性:两束和三束孤子波在材料中传输时的相互作用以及在传播过程中能量的转移过程。还介绍了离散孤子的传播特性。4、叙述了非线性材料中光折变空间光孤子的开光特性。提出了两种实现光孤子开关特性的方法,一种通过光路的设置来实现,一种通过光诱导周期性光子晶格中两束光波的相互作用而引起的开关的特性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 孤子研究的发展与概况  10
  1.2 光学中的孤子与光开关  10-13
    1.2.1 光孤子的概述  10-12
    1.2.2 光开关  12-13
  1.3 研究现状与发展趋势  13-15
    1.3.1 光孤子的研究现状与发展趋势  13-14
    1.3.2 光开关的研究现状与发展趋势  14-15
  1.4 本文内容安排  15-17
第二章光折变空间光孤子理论基础  17-35
  2.1 引言  17
  2.2 光折变效应  17-21
    2.2.1 光折变效应  17-21
  2.3 带输运模型  21-23
  2.4 空间电荷场的建立  23-25
  2.5 非线性薛定谔方程的推导  25-30
  2.6 非线性材料及性能参数  30-33
    2.6.1 非线性材料  30-32
    2.6.2 光折变材料的性能参数  32-33
  2.7 本章小结  33-35
第三章非线性薛定谔方程的数值分析方法  35-44
  3.1 引言  35
  3.2 分步傅立叶法  35-39
  3.3 类Crank-Nicolson 方法  39-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章孤子的演化过程与其相互作用  44-64
  4.1 引言  44
  4.2 模型与孤子解  44-52
    4.2.1 屏蔽亮孤子的孤子解  45-49
    4.2.2 振幅对孤子稳定性的影响  49-50
    4.2.3 温度对孤子的影响  50-52
  4.3 离散孤子的传输特性  52-54
    4.3.1 外加电压对孤子传输特性的影响  53
    4.3.2 外加电压对孤子传输特性的影响  53-54
  4.4 孤子间的相互作用  54-62
    4.4.1 两个孤子之间的相互作用  55-58
    4.4.2 三个孤子之间的相互作用  58-59
    4.4.3 入射初始间距对孤子相互作用的影响  59-62
  4.5 本章小结  62-64
第五章非线性材料中光折变空间光孤子的开关特性  64-71
  5.1 引言  64
  5.2 孤子碰撞产生的光开关  64-68
  5.3 光子晶格形成的光开关  68-70
  5.4 本章小节  70-71
第六章总结与展望  71-73
  6.1 总结  71
  6.2 展望  71-73
参考文献  73-78
致谢  78-79
攻读学位期间发表的学术论文目录  79

非线性材料中光折变空间光孤子的开关特性

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