【摘要】：眾所周知,非線性光孤子動(dòng)力學(xué)及其操控在非線性光學(xué)、光信息處理中具有重要的研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。早些年,有關(guān)光孤子脈沖壓縮的研究,人們往往利用絕熱方法。近年來,本課題組提出了量子絕熱捷徑技術(shù)的概念,用以加速量子絕熱的慢過程,并廣泛應(yīng)用于原子、分子和光物理。本論文將利用量子絕熱捷徑技術(shù)研究非線性光纖中光孤子動(dòng)力學(xué)的快速非絕熱操控,取得的成果如下:(1)以單模光纖中的非線性薛定諤方程為模型,對(duì)系統(tǒng)的增益/吸收進(jìn)行量子絕熱捷徑的設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)光孤子脈沖的快速壓縮。首先從非線性薛定諤方程的孤子解出發(fā),由變分近似法得到了與孤子相關(guān)參數(shù)(如寬度、啁啾、速度、中心位置等)的微分方程,并通過光纖的增益或吸收對(duì)波包的寬度進(jìn)行了反控制設(shè)計(jì)。數(shù)值模擬表明與傳統(tǒng)的絕熱控制相比,同樣的增益或吸收條件下孤子的壓縮速度被提高了十倍。(2)基于上述研究,以非線性光纖中的三-五階非線性薛定諤方程為模型,分析了系統(tǒng)的非線性項(xiàng)對(duì)光孤子動(dòng)力學(xué)的影響。通過結(jié)合變分法和量子絕熱捷徑技術(shù)的反控制方法,證明了在對(duì)孤子脈沖寬度和介質(zhì)的非線性進(jìn)行了反向設(shè)計(jì)后,可以在很大程度上加速孤子脈沖的壓縮。
【圖文】：

圖 1.1. 孤子傳輸能力實(shí)驗(yàn)隨年代變化的曲線圖[26]。進(jìn)步。在認(rèn)識(shí)到孤子通信的潛力之后，全球十多個(gè)研究小組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，試圖將傳輸容量推向越來越高的極限(圖 1.1 列出了孤子傳輸容量的進(jìn)展)。越來越多的研究者們將視線轉(zhuǎn)移到如何實(shí)現(xiàn)孤子的高和快速壓縮上。光學(xué)系統(tǒng)中，時(shí)間亮孤子因其各種可能的應(yīng)用而受到特別的關(guān)注，距離光通信和脈沖形狀的全光可控性方面的研究引起了人們的興趣[大量的理論分析及實(shí)驗(yàn)使時(shí)間孤子脈沖壓縮的研究得到了極大的推Gerome 等人實(shí)現(xiàn)了錐形空心光子帶隙光纖中的孤子壓縮[28]；Colm了基于光子晶體波導(dǎo)的高階孤子的脈沖壓縮[29]；Blanco-Redondo 等證明了皮秒脈沖在硅中的孤子效應(yīng)脈沖壓縮[30]。在 2003 年的一項(xiàng)們發(fā)現(xiàn)了一類叫做光學(xué)自相似子的自相似孤子波[31]，與孤子不同的

圖 3.1. 通過反控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)波包寬度的控制。參考 a(z)c（藍(lán)色虛線）VS 量子絕熱捷徑技術(shù)（STA）設(shè)計(jì)出的 a (z)(紅色實(shí)線中對(duì) STA 有 6fz ，絕熱參考為 60fz 。目的是對(duì)增益進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，，在此假設(shè) ( z ) (z) 1，則方程(3.1.9.(344exp(2)2322aNgzaa 方程(3.1.14)也可化為.(3exp(2)1Ngzac 周知，這也是的絕熱擴(kuò)散孤子的定義。同時(shí)對(duì)于最初的孤子形狀的脈 1。從方程(3.1.14)和(3.1.17)中可以很明顯地看出，波包的寬度a，依
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O437

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本文編號(hào)：2621041