基于光折变效应光诱导时空光孤子理论与实验研究

本研究是依据光折变材料的具有低功率（mW或 W）、快响应（最短ns）和强非线性效应等特点。研究ps光脉冲在光致光子晶格中的行为（时空光孤子），即用一束光（探测光）来控制另一束光（信息光）。研究结果：1、研究光折变材料中光学晶格对光束传输的波导作用：①光束在光诱导光学晶格中传输时，当晶格参数（深度，周期）和外加电压与信号能量相匹配时，光束将形成离散孤子。若外加电压太小，光束在晶格中传输时将会被离散衍射，若晶格能量深度相对与信号光太小，晶格对光束的传输将不产生影响；②光束在直线型一维晶格阵列波导中传输时，由于晶格的局域作用，使得光束在横向上被很好的局域在波导内，在截面的另一方向上，由于晶格参数不随其变化，使得它在该方向上表现出孤子在块状材料中的特性，同时又体现了更好的稳定性；③随着晶格方向的偏转，晶格阵列能够使得光束能量向着晶格方向发生偏移，并在很小的角度下完整的引导光束传输，起到很好的波导作用。而随着角度的增大，信号光在晶格的作用下被分成晶格内传输和晶格外传输两部分，并随着信号光初始能量的不同而呈现不同的比例；④当光束在二维微晶格波导中传输时，除了晶格波导仍然体现出对光束局域作用外，光束的截面能量分布展现出不一样的变化，在x和y方向上成压缩和扩散周期性的变化，并且两个方向上的变化相互影响，相互制约；⑤当该波导有个微小的角度时，晶格阵列能够引导光束改变传输方向，光束能量能在经过一定距离的传输后完整的转移到阵列内。2、研究时空光孤子的解析求解：①对在三次-五次非线性模型中能稳定存在的时空孤子，将F-展开法扩展并运用在该种模型下的广义非线性薛定谔方程，从而可以得到一个能稳定存在的时空孤子解，对其中的椭圆函数取不同的形式可以分别得到相应的时空亮孤子解与时空暗孤子解；②讨论啁啾对该两种解的影响，发现啁啾所产生的影响对于亮、暗孤子基本是一致的，当不考虑啁啾的影响时，孤子在传播过程中相对比较稳定，而引入合理的啁啾之后，孤子的能量分布便会产生剧烈的波动，正啁啾与负啁啾对于这种能量波动的影响正好相反，当正啁啾时孤子能量达到最大值时，在相同位置的负啁啾状态下的孤子能量则刚好达到最小值，反之亦然，另外啁啾参数的大小对时空孤子也有较大影响，在一个合理的范围内，啁啾越大，孤子波动的越厉害，但是超过一定值之后，孤子便会迅速衰减。结果表明：可以实现光信息在能量晶格中的传输和控制。