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空间光孤子在全光开关、光逻辑门、光路由以及光传感等方面广泛的应用前景,引起了众多学者的关注,掀起了极大的研究热潮。所谓的空间光孤子是指,当非线性效应导致的光束自聚焦与衍射效应导致的展宽相平衡时,光束在介质中保持波形不变稳定传输。而椭圆空间光孤子是孤子光斑椭圆对称的空间光孤子。近年来,椭圆空间光孤子的研究非常活跃。
本文研究了具有线性各向异性的铅玻璃模型中的椭圆光孤子。我们利用固定振幅最大值的方法数值求解了描述光束传输的非局域非线性薛定谔方程,得到了在不同线性各向异性程度下稳定的椭圆空间光孤子解,分析了椭圆空间光孤子的椭圆度与线性各向异性程度的关系。
全文共分三章,第一章为前言,第二章为本文主要内容,第三章为总结与展望。
第一章:介绍了本论文的研究背景。介绍了近年来强非局域空间光孤子和椭圆光孤子的相关研究及进展。
第二章:得到了线性各向异性矩形铅玻璃中的椭圆孤子数值解,并研究了其特性。
首先,介绍了线性各向异性铅玻璃模型和相关的数值模拟程序。以介质的短边长度为归一化尺度,对铅玻璃模型进行归一化。详细介绍了固定振幅最大值方法和分步傅里叶方法的原理及实现步骤。
其次,验证了程序的正确性,获得了椭圆光孤子的数值解。在方形(线性各向同性)铅玻璃中,将得到的数值解与近似解析解进行比较,二者吻合得较好,验证了程序的正确性。得到了不同线性各向异性条件下的矩形铅玻璃模型中的椭圆孤子数值解,并分析了其特性。
线性各向异性对孤子椭圆度的影响也是本章的重点之一。我们发现,线性各向异性对孤子的椭圆度有极大的贡献,二者满足一定的数值关系。在线性各向异性取一特定值时,数值结果与Segev等人所做实验的结果吻合得较好。
第三章:本论文的总结。总结了本文取得的成果和不足之处,展望了可能的进一步研究。
本文的主要贡献是:提出了一种新的算法,利用数值模拟的方法,快速准确地计算出(1+2)维非局域非线性光传输方程的空间光孤子数值解,讨论了在(1+2)维线性各向异性铅玻璃模型中椭圆孤子的产生机理。