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近年来,非局域空间光孤子吸引了众多的研究.非局域空间光孤子是存在于空间非局域非线性介质中的空间光孤子,当非线性效应产生的会聚效果与衍射产生的发散效果平衡时,光束在介质中就会以空间光孤子的形态传输.在非局域非线性介质中光束的传输可以用非局域非线性薛定谔方程来描述.
本文利用光谱重置法在数值上求解了两类不同响应函数介质中的非局域非线性薛定谔方程,一种是响应函数无奇点型介质(高斯型响应),另一种是响应函数有奇点型介质(指数衰减型响应).快速准确的计算出空间光孤子的波形,发现在任意非局域程度条件下都存在空间光孤子.并得到在不同非局域程度下形成孤子的临界功率和临界束宽的关系.同时给出了空间光孤子在任意非局域程度条件下在两类非局域介质中数值解与近似解析解的吻合程度.最后给出了光谱重置法在非局域光格孤子计算中的应用结果.
本论文为作者在硕士研究生期间所做工作,分为六章,具体内容安排如下:
第一章:介绍了本论文的研究背景.介绍近年来空间非局域非线性介质中光孤子的相关研究及进展.
第二章:对非线性薛定谔方程归一化,阐述光谱重置法的原理,详细说明用光谱重置法求出光束在非局域非线性介质中的孤子解的流程,并指明临界束宽和非局域程度的关系.
第三章:利用光谱重置法得到任意非局域程度条件下的空间孤子及其各参量间的关系,讨论了不同响应函数介质中各参量关系的差异,并用分步傅里叶算法对计算所得的光孤子波形进行了传输验证,验证光谱重置法的准确性.
第四章:对比两种不同类型响应函数的介质中任意非局域程度条件下解析解与数值解,发现数值解和解析解只有在强非局域和弱非局域这两种极限条件下是一致的,并给出了对应解析解的有效范围.
第五章:光谱重置法在格子孤子研究中的应用,简要介绍光格孤子的数学模型和利用光谱重置法计算的流程,并列举了部分计算结果.
第六章:本论文的总结与研究展望.总结了本文取得的成果和不足之处,展望了可能的进一步研究.
本文的主要贡献是:提出一种新的算法,利用数值模拟的方法,快速准确的计算出任意非局域程度条件下不同响应函数类型介质中的空间光孤子,讨论了在(1+1)维高斯型响应与指数衰减型响应介质中任意非局域程度下光束的传输特性,无间断的将空间光孤子的传输特性从强非局域过渡到弱非局域.为计算任意类型响应函数介质中的空间光孤子提供了一定的参考价值.