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光折变表面波是一种可沿光折变晶体表面狭层自诱导传播的非线性表面波,它能将能量集中在近光折变晶体表面的狭窄空间内,该空间具有很高的能量密度和功率密度,从而能使各种非线性光学现象得以激发和增强。因此其在波导制备、集成光学器件研制、诱导表面非线性光学效应、三维光折变全息存储等方面有极大的应用价值和研究价值。
本文主要是对扩散和漂移机制下界面表面波的相关问题进行了研究。从光折变效应原理出发,阐述了光折变表面波的产生机制和主要特点,在带输运模型的基础上推导出光束在光折变晶体内传播的波方程,并对这些方程进行了求解和分析。首先,建立了扩散和漂移机制下光折变晶体与线性电介质界面光折变表面波模型,对波导参数和传播常数对表面波的影响进行了分析。分析发现波导参数与传播常数不同值时可以在线性电介质和光折变晶体界面形成不同类型的表面波,波导参数大于传播常数时可以在界面形成非局域表面波,波导参数小于传播常数时能形成振荡表面波和局域表面波。在局域表面波形成的系统内,正波导参数的光波能量比负波导参数的光波能量在光折变晶体内聚集的多。在给定一个局域表面波形成的物理系统,传播常数越大,表面波在线性电介质和光折变晶体中衰减就越快,对应表面波模的波峰离界面就越近。其次,研究了扩散和漂移机制下光折变晶体与金属界面光折变表面波的形成和传播情况,对界面表面波的模进行了模拟,给出了光折变晶体与金属界面非局域表面波、振荡表面波和局域表面波的轮廓图。讨论了传播常数对表面波轮廓和能量的影响,用线性分析法对局域表面波模的稳定性进行了简单的分析。最后,研究了扩散机制下光折变晶体中波导的本征模问题。我们发现对于某一确定的波导参数,光折变波导中的传播常数通常低于电介质中的传播常数。暗电导会使表面波的强度衰减变慢,使表面波的强度分布扁平化。