周期量级飞秒脉冲电场在非线性克尔介质中的传输

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本文采用时间转换法研究了周期量级飞秒脉冲电场在非线性克尔介质中的传输。由于周期量级飞秒脉冲电场的脉宽小于介质拉曼响应的特征时间,在传输过程中脉冲电场会发生剧烈的变形和分裂,并在频谱上观察到了强烈的拉曼感应频移和色散波。由于周期量级脉冲电场依赖于载波包络相位,本文发现,在脉冲电场传输过程中,主脉冲电场和色散波电场的相位线性地依赖于初始脉冲的载波包络相位。  全文共分为四章。  第一章,简单介绍了周期量级超短脉冲的发展史,载波包络相位及研究载波包络相位的重要性,并对非线性介质中脉冲的传输特性进行了详细的介绍。  第二章,阐述了时间转换法。从线性系统理论出发,并通过求解麦克斯韦方程组得到线性电介质的脉冲响应函数,从而引入时间转换法,并详细介绍时间转换法在线性动态介质以及非线性介质中的应用。  第三章,讨论周期量级飞秒脉冲在非线性介质中的传输特性。首先,利用时间转换法通过数值模拟得到周期量级飞秒脉冲的时域电场及频谱强度图。采用了时频分析方法对输出脉冲的时域和频域进行了同步分析,从而更好地理解脉冲的演化。同时还描绘出色散波成分在频域内所具有的能量占脉冲总能量的百分比随传输距离z的变化曲线。其次,研究了在载波频率处和任意频率处,输出频谱相位随着传输距离z的变化情况。并得到输出频谱相位随着传输距离z的增大而呈现出线性增加。最后讨论了载波包络相位对拉曼效应的影响。运用数值模拟得到,在传输距离z=3LD处,初始载波包络相位φ0分别取0和π/2时,主脉冲以及色散波的输出频谱强度和相位。并进一步分析,在载波包络相位从0到2π不断变化过程中,主脉冲峰值对应频率处和色散波峰值对应频率处的频谱相位变化情况。  第四章,总结和展望。  本文的主要贡献:通过运用时间转换法研究周期量级超短脉冲在非线性介质中传输,从而发现脉冲的输出频谱相位随着传输距离z的增大而呈现出线性增加,并且在脉冲电场传输过程中,主脉冲电场和色散波电场的相位线性地依赖于初始脉冲的载波包络相位。
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