热非局域介质中表面孤子和界面孤子的理论研究

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本论文从理论上研究了(1+1)维铅玻璃表面光束的传输,光束在铅玻璃表面处传输能够形成表面孤子,我们通过镜像光束的方法给出了一个近似的表面孤子解,并得到了表面孤子的临界功率和平衡位置,通过这个方法还得到了表面呼吸子解和呼吸周期.同时,我们数值模拟了表面孤子和呼吸子的传输,通过对比证明了由镜像光束法得到的表面孤子和呼吸子的近似解是正确的。  我们还研究了两块铅玻璃界面处光束的传输,在两块样品的参数(除了线性折射率)相同的情况下,光束能在两块样品的界面处传输并形成孤子,我们称这种孤子为界面孤子。其中,基模和二阶界面孤子的光束中心会随着线性折射率差的增大而移向折射率差较大的样品中,而二阶界面孤子的光强随着折射率差的变化是非常有趣的。我们发现一个非常有趣的现象:三阶和四阶界面孤子在相同的条件下会存在双解,这种现象在以往的体孤子和表面孤子的研究中是不存在的,而五、六阶界面孤子在相同的条件下存在三种不同的孤子解。通过对界面孤子的稳定性分析的研究,发现一阶界面孤子是恒稳的,二阶界面孤子的稳定性是和折射率差有很大的关系,而三阶、四阶界面孤子的稳定区间也和折射率差有关,虽然存在双孤子解,但是两个解并不是同时稳定的,然而,不稳定解仍然可以传输一段距离,并且这个距离足以在实验上观察到界面孤子的传输,对于五阶以上的界面孤子,稳定区间是非常小的,  我们又对线性折射率周期调制的热非局域光格子中的孤子进行了研究,在这种光格子中,包括对称格子和反对称格子,我们发现了很多种不同的孤子,包括偶孤子、奇孤子和位移孤子等,我们还研究了折射率差、样品宽度和光格子的宽度等对格子孤子的影响。我们发现这种格子中的位移孤子不存在传输常数和功率的阈值,这种性质和非线性折射率是周期调制的光格子中的位移孤子是不同的。  本文共分六章,主要内容如下:  第一章,介绍近几年非局域表面孤子的理论和实验研究进展以及界面孤子、格子孤子的研究现状。  第二章,用镜像光束的方法给出了一个表面孤子的近似解析解,并理论推导出了表面孤子的临界功率和平衡位置等重要公式,通过和数值模拟的结果进行对比,证明这个近似解析解的合理性。同时,用这种方法对表面呼吸子进行了研究。  第三章,理论推导出了热非局域介质中的界面孤子的传输方程,通过迭代的方法找到了界面孤子并研究了其特有的一些性质。  第四章,理论上研究了界面孤子的稳定性。  第五章,理论推导出了热非局域光格子中的格子孤子的传输方程,通过迭代法找到了格子孤子,并对其稳定性进行了分析。  第六章,总结。
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