光致異構(gòu)聚合物中光學(xué)空間孤子 的垂直全光調(diào)控!

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1、第"’卷第%期%$$&年%月物理學(xué)報(bào)QB2)"’，PB)%，R8S@70@T，%$$&#$$$.(%>$J%$$&J"（’$%）J$=>".$&KFDKLMN,OFK,OPOFK"%$$&FU1;)LUT3),B:)"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""光致異構(gòu)聚合物中光學(xué)空間孤子的垂直全光調(diào)控!!黎揚(yáng)鋼佘衛(wèi)龍（中山大學(xué)光電材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州"#$%&"）（%$$’年(月(#日收到；%$$’年’月##日收到修改稿

2、）用數(shù)值方法研究了在具有光致異構(gòu)非線性的聚合物中光學(xué)空間孤子的垂直全光調(diào)控)結(jié)果表明，對(duì)于調(diào)控光和信號(hào)光是相干的情況，被調(diào)控的信號(hào)光會(huì)產(chǎn)生散射甚至坍塌、微偏轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，其作用強(qiáng)弱依賴于兩束光的初始相位之差、調(diào)控光光強(qiáng)、調(diào)控光入射位置等)這種垂直全光調(diào)控效應(yīng)有望應(yīng)用于全光開光、光集成等方面)關(guān)鍵詞：光折變空間孤子，孤子相互作用，垂直調(diào)控，光致異構(gòu)!"##：*%’"+，*%’",，*%&$+有不同的邊界條件而導(dǎo)致不同的相互作用)雙光束#<引言在自散焦介質(zhì)中對(duì)向傳播的聚焦效應(yīng)也已見報(bào)［%(］［%*］道)%$$"年，IB

3、468G等利用各向異性非局域理［#—#%］光折變空間孤子的研究已經(jīng)有十多年了，論分析了相干對(duì)向傳播的相互作用)以上同向、對(duì)向［#，%，"，’，=—#%］［(，*，&］理論上、實(shí)驗(yàn)上都取得了重要進(jìn)展)相互作用都是在各向異性介質(zhì)中進(jìn)行的，且光的傳近年又發(fā)現(xiàn)，在具有光致異構(gòu)非線性的聚合物中能播方向是一個(gè)維度的)［#(—#"］形成新一類光學(xué)空間孤子)與過去常用的光折因未極化的光致異構(gòu)聚合物是各向同性的，這變材料不同，未極化的光致異構(gòu)聚合物是各向同性就容易在兩個(gè)或兩個(gè)以上的維度研究光束的相互作的，它所承載的孤子具有許多新

4、的性質(zhì)，例如，這種用)本文著眼于兩組互相垂直的單光束在這種介質(zhì)［#*］材料中的孤子光束可以是圓偏振的)有關(guān)研究剛中的相互作用，這兩組光分別稱為信號(hào)光和調(diào)控光)剛開始，許多課題有待進(jìn)一步深入研究)信號(hào)光在聚合物中獨(dú)立傳播時(shí)，只感受到自身光場(chǎng)光孤子的相互作用是光孤子研究的前沿?zé)嵴T導(dǎo)的折射率波導(dǎo)的作用)如在垂直方向引入調(diào)控［#’］［#&］點(diǎn))#>>&年，?0@:10.A71@1;B等研究了光折變晶光，調(diào)控光也會(huì)形成折射率波導(dǎo)，那么，信號(hào)光會(huì)受體C1#%D1E%$中相干孤子的平行同向傳播相互作用，到怎么樣的影響呢？這就

5、是我們所要研究的垂直全實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)他們是同相互相吸引、異相互相排斥的)光調(diào)控)就我們所知，兩垂直傳播的光孤子相互作用非相干的平行同向傳播的孤子一般是互相吸引還沒見報(bào)道)我們先建立垂直全光調(diào)控的模型，然后［#=］［#>］的，然而互相排斥的現(xiàn)象也被發(fā)現(xiàn)了)%$$$年，采用數(shù)值方法研究在相干情況下信號(hào)光被調(diào)控的情［%$］FB3G7;等發(fā)現(xiàn)非相干的暗孤子可使同向傳播的況，分別研究了$，!初始相位之差下調(diào)控光光強(qiáng)對(duì)亮光束光強(qiáng)分布變得尖銳，相干性加強(qiáng))%$$"年，H7信號(hào)光的調(diào)控影響，討論了調(diào)控光垂直入射位置對(duì)［%#］等通過

6、控制同向傳播的兩亮孤子的相干系數(shù)實(shí)信號(hào)光的調(diào)控影響，給出了相同調(diào)控光光強(qiáng)下不同現(xiàn)對(duì)孤子相互作用的控制，發(fā)現(xiàn)改變相干系數(shù)可以相位之差與信號(hào)光調(diào)控的關(guān)系曲線，接著分別研究使兩孤子相互吸引或相互排斥)%$$(年，IB468G了不同信號(hào)光光強(qiáng)、不同相位之差下信號(hào)光的微偏［%%］等數(shù)值研究了飽和自聚焦非線性介質(zhì)中光束的轉(zhuǎn))結(jié)果表明，這種垂直全光調(diào)控可望應(yīng)用于全光開對(duì)向相互作用，指出了對(duì)向傳播和同向傳播由于具關(guān)、光集成等方面)!國家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號(hào)：#$(&*#%#，#$"&*#’&）資助的課題)!通訊聯(lián)系人)-./0

7、12：34123$%5637)897):;9<;物理學(xué)報(bào):;卷’-+（*）!$567（8$%(），（,）!"理論分析及數(shù)值模擬方案其中%是孤子傳播常數(shù)，則$又可表示為$-!+（*）*將（+），（,）兩式代入（!）式，可得無量綱化的孤子方程!"#"光致異構(gòu)聚合物中的孤子理論!!!#+（&）!+0"!+0+含有偶氮苯等有機(jī)生色團(tuán)的聚合物中生色團(tuán)!-+（&）{,1[!(+1!#&#+!#+分子可以有兩種異構(gòu)體：順態(tài)（#$%態(tài)）異構(gòu)體和反態(tài)!（&’()%態(tài)）異構(gòu)體*在適當(dāng)波長的光照射條件下兩種2(’#&()#+"!!0

8、+)1,]}，（.）!+異構(gòu)體可以互相轉(zhuǎn)化，這就是光致異構(gòu)*對(duì)同一波長的光，順態(tài)和反態(tài)異構(gòu)體對(duì)應(yīng)不同的折射率，因此，其中，*，*-（9!)!"#）1+4!*令(-&-*///"http:///光照該聚合物可產(chǎn)生光誘導(dǎo)折射率改變*+(!!在有背景光照射條件下，線偏振光激發(fā)的折射，--，!.-，（!）式可以寫成歸一.""#/)/(/.""#/［+,］率改變!!可寫為化無量綱的光場(chǎng)演化方程+0!$!!