二维光诱导光子晶格中缺陷孤子的研究

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光波在周期折射率结构中的传播行为一直是非线性光学研究的热点。光子晶格作为一种折射率的周期结构,最近已经引起了人们的广泛关注。光子晶格的重要特点是存在带隙结构,在介质中加入缺陷,可以在带隙内形成缺陷孤子,并且缺陷孤子只沿缺陷方向传播,这样就能实现光的路由和导航作用。  本文研究了光折变晶体中二维光诱导光子晶格中的带隙孤子和缺陷孤子,提出了光伏光折变晶体的光诱导戈薇光子晶格中缺陷孤子的理论。通过理论分析和数值计算,详细研究了二维光子晶格中的缺陷孤子及其稳定性,并讨论了缺陷强度对孤子的存在区间及孤子稳定性的影响。结果表明:带隙孤子的存在需要一个功率阀值,只有大于该功率阀值时孤子才能存在;外加电场的强度影响带隙孤子的稳定性,提高外加电场强度可以抑制带隙孤子的线性不稳定性。光伏光折变晶体的光诱导光子品格中,缺陷强度影响缺陷孤子的稳定性,对不同的正负缺陷强度,缺陷孤子存在于不同的带隙内,并且有不同的稳定特性。当缺陷为零时,即在均匀光子晶格中,孤子只存在于半无穷带隙,并且高功率和低功率孤子不稳定,中值功率孤子可以稳定传播。当缺陷为正时,缺陷孤子只在半无穷带隙内存在,并且仅当功率较低时孤子是稳定的,功率较高时孤子是不稳定的。当缺陷为负时,缺陷孤子存在于半无穷和第一带隙内。在半无穷带隙内,中值功率的负缺陷孤子是稳定的,高功率和低功率负缺陷孤子是不稳定的,高功率的孤子在传播过程中形状和位置发生了变化,低功率的孤子在传播过程中发生了分裂。在第一带隙内,当缺陷强度较低,负缺陷孤子可以稳定传播;当缺陷强度较大时,高功率的缺陷孤子可以稳定传播,低功率的缺陷孤子不能稳定传播。另外,正缺陷孤子的稳定功率区间随缺陷强度的增加而增大,负缺陷孤子的稳定功率区间随缺陷强度的增加而减小。
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