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铅玻璃中的强非局域空间光孤子的研究是近年来光孤子的一个研究热点,目前这些研究一般都只考虑到热光效应引起的非线性折射率变化,但很多实验表明,强非局域材料铅玻璃除了一般的热光效应外,还应存在着更为复杂的物理机制,这些物理机制使得铅玻璃有更大的非线性折射率。
如果考虑到激光本身温度产生的应力影响,介质的折射率变化可以分为同温度(热光效应)和同应力(热应力效应)有关的变量,本文重点研究了热应力效应导致的非线性折射率变化。
由泊松方程出发,理论推导了高斯激光沿中心入射到各向同性圆柱形铅玻璃中产生的温度场,并利用弹性理论分析了由温度场产生的热应力和热应变,最后通过光弹性效应作用研究了由应力场引起的非线性折射率变化。
本论文共分为四章,主要内容如下:
第一章,介绍本论文的研究背景。介绍铅玻璃中空间光孤子的研究进展和激光的热效应。
第二章,理论研究高斯激光沿中心入射到圆柱形铅玻璃中产生的温度场和应力场,并分析由此产生的折射率变化以及双折射效应。在热效应作用下,玻璃折射率的变化归因为密度的变化,铅玻璃吸收激光能量产生了温度场,引起了热应力和热应变,使其密度发生了变化,从而导致了折射率的改变。通过分析可知,铅玻璃中因热应力引起的双折射主轴方向分别沿着径向和切向,其大小只和铅玻璃半径有关。
第三章,数值计算了高斯激光入射到铅玻璃中产生的温度场,应力场以及折射率变化。通过比较分析,发现由热光效应和热应力效应引起的非线性折射率变化的大小相差不大,并且可以通过实验验证热应力的存在。这说明空间光孤子在强非局域材料铅玻璃介质传输的过程中,会受到热应力双折射效应的影响。
第四章,总结全文,指出本文的意义和不足之处,展望了可能的下一步研究。