【摘要】：目前,網(wǎng)絡在我們的日常生活中起著重要的作用。事實上,大部分網(wǎng)絡可被視為光網(wǎng)絡,因為它是被光纖通訊所支持的,隨著人們對信息的需求的激增,光纖通訊得到了快速發(fā)展。盡管對單芯光纖來講,其容量已經(jīng)達到100 Tb/s的驚人程度,但仍然需要在信息傳輸容量方面對這個極限的突破,以及克服器件對快速信息分配和控制的瓶頸。事實上,由于采用了新型的材料、新型的結(jié)構(gòu)以及新型的機制一場革命正在發(fā)生。我們的工作恰恰迎合了該發(fā)展趨勢。我們基于一些奇特的材料,探究新型的光纖以及其衍生器件的特性試圖做出我們的貢獻。由于手性材料對于相反圓偏振光(即左或右圓偏振)響應的不同,由此種介質(zhì)構(gòu)成的光纖會具有一些新穎的線性和非線性性質(zhì)。我們將手性光纖和它的衍生器件作為研究課題,希望它對探究手性在剪裁脈沖傳輸特性里的獨特作用具有意義。本論文的主要內(nèi)容安排如下:在第一章回顧和總結(jié)了光纖通訊和光網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢。介紹了一些與手性相關(guān)的概念,給出了不同類型手性的分類,即介電手性和結(jié)構(gòu)手性,并區(qū)分了相應的材料。通過本構(gòu)關(guān)系給出了手性材料的電磁性質(zhì)一般描述。強調(diào)了研究光纖及其衍生器件特別是手性的光纖及器件的重要意義。第二章研究了自相位調(diào)制下在單一非線性手性光纖中脈沖的傳輸及其應用。從麥克斯韋方程和Post的本構(gòu)關(guān)系出發(fā),推導了一個適合于單一圓偏成分的普適的手性非線性薛定諤方程,該方程主控著光通過一個色散的非線性光纖的傳輸,其中手性通過衰減和非線性在脈沖(如光孤子)的演化過程中起了獨特作用。基于分步光束傳播方法的模擬結(jié)果揭示了手性在脈沖演化過程中的作用。也討論了非線性光學旋轉(zhuǎn)的應用。第三章處理的是當帶有相反圓偏(即左圓偏振或右圓偏振)成分的單一脈沖在一根手性光纖里傳播的情況。通過如第二章類似的步驟,我們推導出了普適的耦合的手性非線性薛定諤方程,該方程決定著同時存在左和右圓偏振成分脈沖的演化。仿真結(jié)果揭示了手性配合群速色散和非線性在形成穩(wěn)定孤子過程中的獨特作用。我們也研究了非線性手性光纖的調(diào)制不穩(wěn)定性,分析了調(diào)制不穩(wěn)定性增益譜對左右圓偏振成分的差異。最后,第四章研究了非線性手性光纖耦合器的獨特行為。首先我們建立了普適的對于耦合器的耦合的非線性薛定諤方程,其主制著耦合器中來自兩個不同波導的不同成分間的相互作用,該方程組包含了若干耦合機制,它們分別來自于自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制和手性。使用Runge-Kutta方法,探究了耦合器中低功率連續(xù)波的線性行為以及高功率連續(xù)波的非線性開關(guān)特性,展示了手性在調(diào)節(jié)耦合器不同成分行為方面的有趣作用。我們發(fā)現(xiàn)手性在設計這類的光纖器件方面可提供一個附加的自由度,這一點在設計可用于在光纖通訊和傳感方面的此類器件方面會有重要的應用。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.1

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本文編號：2718620