非线性光孤子的快速非绝热操控

论文摘要

众所周知,非线性光孤子动力学及其操控在非线性光学、光信息处理中具有重要的研究价值和现实应用。早些年,有关光孤子脉冲压缩的研究,人们往往利用绝热方法。近年来,本课题组提出了量子绝热捷径技术的概念,用以加速量子绝热的慢过程,并广泛应用于原子、分子和光物理。本论文将利用量子绝热捷径技术研究非线性光纤中光孤子动力学的快速非绝热操控,取得的成果如下:（1）以单模光纤中的非线性薛定谔方程为模型,对系统的增益/吸收进行量子绝热捷径的设计,以实现光孤子脉冲的快速压缩。首先从非线性薛定谔方程的孤子解出发,由变分近似法得到了与孤子相关参数（如宽度、啁啾、速度、中心位置等）的微分方程,并通过光纤的增益或吸收对波包的宽度进行了反控制设计。数值模拟表明与传统的绝热控制相比,同样的增益或吸收条件下孤子的压缩速度被提高了十倍。（2）基于上述研究,以非线性光纤中的三-五阶非线性薛定谔方程为模型,分析了系统的非线性项对光孤子动力学的影响。通过结合变分法和量子绝热捷径技术的反控制方法,证明了在对孤子脉冲宽度和介质的非线性进行了反向设计后,可以在很大程度上加速孤子脉冲的压缩。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 非线性科学与光孤子
•     1.1.1 非线性科学与孤子概述
•     1.1.2 光孤子
•     1.1.3 光纤通信与孤子
•   1.2 非线性方程
•     1.3.1 非线性薛定谔方程
•     1.3.2 非线性薛定谔方程的解法
•   1.3 论文的研究内容与结构安排
• 第二章 理论模型及理论研究方法
•   2.1 量子绝热捷径技术的方法
•     2.1.1 量子绝热捷径技术
•     2.1.2 反控制方法
•       （a）基于Lewis-Riesenfeld不变量的反控制方法
•       （b）基于变分法的反控制方法
•   2.2 数值方法-分步傅里叶法
• 第三章 非线性光纤中增益对光孤子压缩的影响
•   3.0 引言
•   3.1 系统模型及方法
•   3.2 绝热参考
•   3.3 设计绝热捷径
•   3.4 讨论
•     3.4.1 波包的展宽
•     3.4.2 群速度色散对系统的影响
•   3.5 小结
• 第四章 高阶非线性的光孤子非绝热压缩
•   4.1 三阶Kerr非线性对快速孤子压缩的影响
•     4.1.1 系统模型及变分
•     4.1.2 绝热参考
•     4.1.3 反控制方法
•   4.2 五阶非线性对快速孤子压缩的影响
•     4.2.1 系统模型
•     4.2.2 变分近似与绝热参考
•     4.2.3 反控制方法
•   4.3 小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间所作的项目
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王思维

导师: 陈玺

关键词: 量子绝热捷径技术,非线性光纤,孤子压缩

来源: 上海大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 上海大学

分类号: O437

DOI: 10.27300/d.cnki.gshau.2019.000434

总页数: 67

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