寬帶啁啾脈沖激光非線性傳輸過程中的時空微擾研究

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1、學(xué)校代號：10532學(xué)號：S07101042密級：普通湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文l7‘15j7寬帶啁啾脈沖激光非線性傳輸過程中的時空微擾研究詮室握童旦期；2Q!Q生三月!Q旦詮室簽趲旦期；2Q!Q生§胃2三旦Thestudyofspatiotemporalperturbationinthenonlinearpropagationofbroadbandchirpedpulselaser?？娔刷鬐CanhuaB．E．(QingDaoUniversityofScienceandTechnology)2007Athesissubmittedi

2、npartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringmInformationandCommunicationEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorFUXiquanMay,2010㈣4舢4Ⅲ—●胛5M2M7腓1●胂Y湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本

3、論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1、保密口，在年解密后適用本授權(quán)書。2、不保密團(tuán)。(請?jiān)谝陨舷?/p>

4、應(yīng)方框內(nèi)打“√”)日期忍劇9年上月弓9日日期：』沏口年f月3o日●LI■l●I-■●■■●lolIll■『●】●■■■■●_l●-●●I●1寬帶啁啾脈沖激光非線性傳輸過程中的時窄微擾研究摘要隨著激光技術(shù)和超快光學(xué)的發(fā)展，激光脈沖的頻譜寬度從窄帶邁向?qū)拵АＳ捎趯拵}沖激光具有一些新的特點(diǎn)，如時間寬度很窄、峰值功率高和頻帶很寬，因此在非線性傳輸過程中表現(xiàn)出新的特點(diǎn)。自聚焦是激光脈沖非線性傳輸過程中的一個基本問題，也是困擾高功率激光系統(tǒng)性能的一個主要因素。寬帶脈沖激光是突破這些限制的重要技術(shù)路徑，而且鎖模和啁啾脈沖放大技術(shù)是激光光學(xué)中

5、兩大核心技術(shù)，因此激光脈沖的傳輸放大都與脈沖啁啾相關(guān)。所以，研究寬帶啁啾脈沖激光非線性傳輸過程中的時空微擾特性，無論從技術(shù)理論上還是實(shí)際需求都是有意義的。本文在已有的自聚焦研究基礎(chǔ)上，從兩方面研究了寬帶脈沖激光的傳輸特性：首先，基于非線性Schr6dinger方程推導(dǎo)出大啁啾脈沖的傳輸方程，利用微擾理論進(jìn)行線性穩(wěn)定性分析，分析了啁啾脈沖激光的時空不穩(wěn)定性。理論上比較清楚地闡述了寬帶脈沖激光在大啁啾情況下，其時空噪聲的相互影響與相互作用情況及脈沖啁啾對噪聲微擾調(diào)制的影響，發(fā)現(xiàn)在相同y厶(非線性系數(shù)與峰值強(qiáng)度乘積)的情況下脈沖啁啾對

6、噪聲調(diào)制的增長沒有直接影響。同時在實(shí)驗(yàn)上利用非線性介質(zhì)對啁啾脈沖的空間小尺度自聚焦過程進(jìn)行了部分驗(yàn)證，也在數(shù)值上對寬帶啁啾脈沖的時間噪聲調(diào)制的增長進(jìn)行了模擬分析，發(fā)現(xiàn)大啁啾情形下啁啾或帶寬對微擾調(diào)制基本無影響，該結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果都與理論分析基本一致。其次，結(jié)合齊次平衡原理和F展開技術(shù)研究了具有分布式系數(shù)的廣義(3+1)維非線性Schr6dinger方程的周期行波解及時空孤子解。隨后對解在不存在時間維度、不存在空間維度及時空維度都存在的情況分別進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了孤子波情形，并對時空孤子的不穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，孤子波的形式

7、與所采用的Jacobi橢圓函數(shù)和橢圓模數(shù)的值以及衍射系數(shù)和色散系數(shù)有關(guān)，而其幅度則與衍射系數(shù)、色散系數(shù)及啁啾有關(guān)；時空維度下，當(dāng)衍射系數(shù)與色散系數(shù)為分布式系數(shù)即隨傳輸方向作周期性變化且二者相同時，解能穩(wěn)定傳輸，而其他情形下，解是不穩(wěn)定的。關(guān)鍵詞：寬帶脈沖激光；小尺度自聚焦；時空不穩(wěn)定性；啁啾；微擾調(diào)制；時空孤子IIAbstractWiththedevelopmentoflasertechnologyandultrafastoptics，thefrequencyspectrumwidthoflaserpulseadvancesto

8、thewidebandfromthenarrowband．Asthebroadbandpulsed-laserhassomenewfeatures，suchasthepulsewidthisverynarrow,highpeakpowerandbroadband