光子晶格中的孤子波和缺陷模研究

《光子晶格中的孤子波和缺陷模研究》是依託電子科技大學,由王建東擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光子晶格中的孤子波和缺陷模研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王建東

項目摘要

非線性介質中的光誘導光子晶格具有可擦寫、折射率梯度小及可傳導弱光信號等獨特的優點，近來備受關注。本項目擬就其中的光自陷- - 孤子波和缺陷模現象展開工作：研究光子晶格調製參數和非線性參數對孤子波和缺陷模屬性的影響，設計新型的縱向調製的光子晶格，分析其中的孤子波和缺陷模的各方面屬性，獲得新型的有價值的能夠在大參數範圍內穩定傳播的孤子波和缺陷模；研究新型光子晶格中的缺陷模耦合效應和矢量孤子波間的相互作用屬性，設計新型的缺陷形式和矢量孤子波的組合形式，獲得能夠在大參數範圍內穩定傳播的缺陷模組合和孤子波組合，實現一種有效的用光控制光的方法；研究一些相似的非線性物理系統如光勢阱里的BEC（波色- - 愛因斯坦凝聚）物質波中的孤子波現象，推動孤子波在不同非線性物理領域的交叉研究。

結題摘要

由於光波的自然衍射，當窄雷射束在各向同性介質中傳播時，其橫向尺寸會隨著傳播距離逐漸變寬，光束越窄，則變寬的速率越大。當有非線性存在時，如果非線性引起的光束自聚焦效應與光波的衍射效應相平衡，則雷射束的橫向尺寸不再隨傳播距離而變化，即形成了空間孤子波。這種形狀不隨傳播距離變化的光孤子是實現全光器件的最理想途徑之一。如果光傳播介質的折射率成周期性的變化——周期光子晶格，則光的衍射效應呈現多樣化，這便造成了空間光孤子的多樣化。本項目即基於此展開工作。三年來我們主要做了如下工作：理論上研究了周期光子晶格中的缺陷對光束的反射作用，並與國外課題組合作，實驗上驗證了理論結果；研究了一維具有Parity-time對稱的周期光子晶格中的孤子及缺陷孤子的穩定性和傳播特性，確定了各種缺陷情況下孤子波的穩定區間，為實驗實現奠定了基礎；研究了方形周期光子晶格的半無窮大帶隙中支持的孤子，發現了一類新型的渦旋孤子；研究了矩形橫截面熱光學介質中的多環渦旋孤子，發現了它們傳播過程中的振盪現象；研究了正三角形截面熱光學介質中的孤子波特性，發現了這種光介質支持穩定的拓撲荷小於3的渦旋孤子和基模高斯孤子；在本項目的支持下，我們還研究了隨機高斯謝爾模型光束通過高數值孔徑物鏡在後焦面的強度和偏振度特性，並給出了解析公式，以及基於GPC理論的二維彩色圖像的再現。項目的前半期我們將精力集中在設計周期縱向調製光子晶格及研究其所支持的孤子波方面，走了很多彎路，收效甚微，但也積累了不少經驗，目前我們的工作方向已做了調整，有望在未來一年半之內會獲得更多的有價值的研究成果。