【摘要】：艾里光束因其具備橫向自加速、無(wú)衍射、自愈這三大傳輸特性,及其在等離子通道、光學(xué)微粒操控、誘導(dǎo)表面等離子體激元、電子加速和光子彈等多個(gè)領(lǐng)域存在潛在的應(yīng)用前景,成為近年來(lái)光傳輸領(lǐng)域中一個(gè)廣受矚目的前沿課題,特別是類艾里光束在不同介質(zhì)中傳輸特性的理論和實(shí)驗(yàn)研究備受關(guān)注。但是,目前的研究主要集中在均勻非線性介質(zhì)和自由空間中(類)艾里光束的傳輸特性,而關(guān)于(類)艾里光束在PT勢(shì)和缺陷晶格中的傳輸特性還少有涉及。因此,本文提出研究在PT勢(shì)中艾里光束的傳輸以及在缺陷晶格中艾里-高斯渦旋光束(類艾里光束)的傳輸特性,探討勢(shì)的變化對(duì)(類)艾里光束的傳輸特性產(chǎn)生的影響。本文首先回顧了近年來(lái)有關(guān)(類)艾里光束的研究成果。然后介紹(類)艾里光束的數(shù)學(xué)理論模型,并引入(類)艾里光束在缺陷晶格或PT勢(shì)中傳輸?shù)臄?shù)學(xué)理論模型。再利用有限差分光束傳輸法對(duì)(類)艾里光束在兩種不同勢(shì)中的傳輸進(jìn)行數(shù)值仿真,主要有兩個(gè)內(nèi)容:1)艾里光束在PT勢(shì)中的傳輸及其與PT孤子的相互作用。首先研究艾里光束在PT勢(shì)中的傳輸特性,通過(guò)對(duì)比艾里光束在自由空間和PT勢(shì)中的傳輸情況及觀察PT勢(shì)虛部幅度的變化對(duì)艾里光束傳輸特性的影響,發(fā)現(xiàn)艾里光束在PT勢(shì)中傳輸會(huì)分成類孤子部分和自加速部分,PT勢(shì)的虛部幅度增大會(huì)造成類孤子部分的振蕩幅度減小。然后研究艾里光束在PT勢(shì)中與PT孤子的相互作用,通過(guò)改變艾里光束與PT孤子的相對(duì)入射距離、艾里光束幅度和PT勢(shì)的虛部幅度,觀察這些參數(shù)的變化對(duì)艾里光束與PT孤子的相互作用所造成的影響。研究發(fā)現(xiàn):艾里光束在PT勢(shì)中與PT孤子的相互作用會(huì)分成類孤子部分、反射波部分和自加速部分;艾里光束與PT孤子的相對(duì)入射距離或艾里光束幅度的增加都會(huì)使類孤子部分振蕩幅度變大,但不會(huì)影響類孤子部分的振蕩周期。2)艾里-高斯渦旋光束在缺陷晶格中的傳輸特性。通過(guò)改變非線性系數(shù)、晶格調(diào)制深度、缺陷深度、缺陷類型、分布因子和渦旋位置來(lái)探討缺陷晶格對(duì)艾里-高斯渦旋光束傳輸特性的影響。研究發(fā)現(xiàn),艾里-高斯渦旋光束在缺陷晶格中傳輸時(shí)不會(huì)自動(dòng)修復(fù)被渦旋破壞的主瓣。當(dāng)缺陷類型為正缺陷時(shí),艾里-高斯渦旋光束會(huì)匯聚于缺陷點(diǎn)所在的位置,并最終形成晶格孤子。相反的,當(dāng)缺陷類型為負(fù)缺陷時(shí),將會(huì)造成艾里-高斯渦旋光束的能量彌散。同時(shí),缺陷深度越大,缺陷晶格對(duì)能量的束縛力越大,形成晶格孤子所需的時(shí)間越短。而且只要缺陷深度足夠大,不管渦旋在什么位置,在傳輸一定距離后,艾里-高斯渦旋光束總能在缺陷晶格所在位置形成晶格孤子。此外,非線性同樣對(duì)艾里-高斯渦旋光束的能量有匯聚和分散的作用,但是非線性的影響小于缺陷晶格的影響。綜上所述,本文對(duì)國(guó)內(nèi)外尚未報(bào)導(dǎo)的(類)艾里光束在PT勢(shì)和缺陷晶格中的傳輸特性進(jìn)行研究。這有利于探索(類)艾里光束的潛在應(yīng)用價(jià)值,為(類)艾里光束在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)其價(jià)值打下基礎(chǔ)。此外,(類)艾里光束在多種新興材料中的傳輸特性及其與其他多種光束的相互作用也值得我們進(jìn)一步去研究和探索。
【圖文】：

(a)艾里光束實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生裝置; (b)二維艾里光束相位膜片; (c)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果) The experiment generating device of an Airy beam; (b) The phase diaphrag2-dimension Airy beam; (c) Simulation experimental resultsBricchi 等人提出可以利用飛秒激光誘導(dǎo)納米光柵的結(jié)論[16]。在此人于 2012 年通過(guò)使光束在用飛秒激光誘導(dǎo)出的納米光柵中進(jìn)行已調(diào)光通過(guò)傅立葉透鏡處理后得到艾里光束[17]。這是一種簡(jiǎn)單且

要對(duì)理想艾里光束進(jìn)行截趾，從而得到的方法有很多種，常見(jiàn)的是在公式(2.13 ( x, z 0) Ai ( x )exp( x) 減因子， >0。類似的，當(dāng)傳輸距離z 限能量艾里光束的包絡(luò)函數(shù)如下： ( x, y, z 0) Ai ( x) Ai ( y ) ( , , 0) ( )exp( ) ( )exp( x yx y z Ai x x Ai y x 傳輸方向上的指數(shù)衰減因子，y 表示在0。通過(guò)對(duì)比公式(2.13)和公式(2.15)，以及 =0 時(shí)，歸一化后的二維艾里光束的包的包絡(luò)函數(shù)相乘。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O436

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2694207