【摘要】：自從2007年提出有限能量的艾里光束以來,艾里光束因其獨(dú)特的近似無衍射、自加速和自愈特性以及廣泛的應(yīng)用前景,成為了研究的熱點(diǎn)。空間上的艾里光束概念可擴(kuò)展至?xí)r間域的艾里脈沖,由于色散和非線性的可調(diào)控特性,時(shí)域艾里脈沖的演化展現(xiàn)出一些新穎的現(xiàn)象和應(yīng)用。本文對時(shí)域艾里脈沖在光纖中的傳輸特性進(jìn)行了研究,取得的主要的結(jié)果有:(1)研究光纖中三階色散效應(yīng)影響艾里脈沖傳輸?shù)奶匦院鸵?guī)律,獲得了單模光纖中艾里脈沖的線性解析解,結(jié)果表明,強(qiáng)的正三階色散會使艾里脈沖在傳輸過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蚣铀俚陌锩}沖;在零色散點(diǎn)附近,正三階色散使艾里脈沖經(jīng)過初始壓縮后能量匯聚于一點(diǎn),而后重建為一個(gè)反向加速的艾里脈沖;當(dāng)群速度色散和正三階色散共同作用于艾里脈沖時(shí),則能量聚焦點(diǎn)擴(kuò)展為一個(gè)有限崩塌區(qū),然后重建為反向傳輸?shù)陌锩}沖,此有限崩塌區(qū)的大小與三階色散系數(shù)的大小有關(guān)。而負(fù)三階色散則使艾里脈沖保持其形狀傳輸更長的距離。(2)研究啁啾艾里脈沖在光纖中的傳輸動力學(xué)特性,發(fā)現(xiàn)啁啾艾里脈沖的傳輸特性與群速度色散和啁啾的相對符號密切相關(guān),同時(shí)受到三階色散的影響。負(fù)三階色散會加強(qiáng)初始啁啾艾里脈沖的色散,而在正三階色散情形,則不論群速度色散和初始啁啾的相對符號如何,初始啁啾艾里脈沖均會重建為反向加速的艾里脈沖,初始啁啾系數(shù)和三階色散系數(shù)的大小影響新的艾里脈沖的重建速度。當(dāng)非線性效應(yīng)對脈沖的影響超過群速度色散效應(yīng)的影響時(shí),初始啁啾艾里脈沖分裂并進(jìn)入孤子產(chǎn)生區(qū)域,所產(chǎn)生的孤子的軌跡受到旁瓣及群速度色散和三階色散的共同影響。(3)提出了一種用弱艾里控制光控制強(qiáng)信號光孤子的方法。結(jié)果表明,在特定的頻率條件下,當(dāng)控制光在正常色散區(qū)而信號孤子光在反常色散區(qū)時(shí),可實(shí)現(xiàn)用弱控制光來控制強(qiáng)的信號光。因?yàn)榘锩}沖具有無色散和自由加速的特性,與通常采用高斯色散波相比,艾里控制光能更好地操控孤子。在合適的截趾系數(shù)下可實(shí)現(xiàn)用更低能量的艾里控制光來控制信號光。通過調(diào)整艾里控制光的參數(shù),如截趾系數(shù)、振幅系數(shù)、初始相對相位等,可以操控信號光孤子的傳輸時(shí)移和光強(qiáng)變化。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.11
【圖文】：

博士學(xué)位論文enberge 利用等效性原理對橫向自加速行為給出了解釋艾里光束被自由落體者觀察到的[39]。Berry 和 Balazs速，并不違背埃倫費(fèi)斯特定理：因?yàn)榘锖瘮?shù)是平方有無窮大的能量，這種理想光束的質(zhì)心不能簡單的確論來解釋艾里光束的自加速特性，可將光束后波面看相干疊加。一般光束，其波面上的相位分布是軸對稱所發(fā)射的子波疊加后形成的后波面，其中心依然在原時(shí)不會彎曲。然而艾里光束的相位分布不對稱，由前疊加后形成的后波面，其中心會偏離原光軸，表現(xiàn)為

)~(c)被遮住主瓣的艾里光束自愈的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，(d)~(f)為對應(yīng)于上一排觀測距離不同值模擬結(jié)果：(a)z=0,(b)z=11cm,及(c)z=30cm[44]

博士學(xué)位論文光束的入射光場進(jìn)行傅里葉變換后可得到艾里光束的空間頻譜是立方因子的高斯分布。因此，最早在實(shí)驗(yàn)上就是對高斯光束再進(jìn)行傅立葉變換來得到艾里光束的。G.A.Siviloglou 等人在 調(diào)制器將立方相位因子加載到高斯光束上，從而得到了指數(shù)截實(shí)驗(yàn)原理如圖 1.5 所示。將立方相位圖輸入到空間光調(diào)制器，在經(jīng)過它的反射后即可完成立方相位調(diào)制。而后經(jīng)過一個(gè)傅里光束獲得傅里葉變換。被指數(shù)截趾的艾里光束的初始點(diǎn)在透鏡者可以在透鏡焦點(diǎn)以及不同距離處來采集艾里光束在初始點(diǎn)和的場強(qiáng)分布、光瓣尺寸以及位置坐標(biāo)等信息。實(shí)驗(yàn)中，主瓣尺維艾里光束，在傳輸 25cm 后，光斑直徑基本不變。而同等條件直徑則擴(kuò)展到原有尺寸的 6～7 倍。

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本文編號：2745703