高阶衍射非局域介质中高斯光束传输特性的研究开题报告

 2023-10-24 09:08:03

1. 研究目的与意义

背景: 激光的发明,引导了很多新的学科,对我们今天的科学技术以及日常生活都产生了重大影响,其中最重要的学科之一就是非线性光学。激光与物质相互作用,当光场很大时,会产生非线性现象。按照材料产生非线性的物理机理不同,将介质的非线性分为:克尔型非线性、饱和型非线性、二次型非线性、竞争型非线性、和非局域非线性等等。光在介质中传输时,引起介质折射率的变化,同时,介质折射率的改变又影响了光的传输。理论和实验的研究证明介质的非局域特性广泛存在于各种非线性介质中,比如说光折变晶体、玻色-爱因斯坦凝聚体以及向列液晶材料中。本次课题的研究是高阶衍射非局域介质中高斯光束传输特性的研究,非局域响应即介质在某点折射率的变化不仅与该点的光束强度有关(局域介质),还与这个点周围某个范围之内的光束强度有关。产生非局域非线性响应的物理机制有很多,比如在电磁场的作用下液晶材料中分子的重新取向;材料分子的扩散或原子蒸气原子的扩散;热致非线性材料中热量的传递等等。

目的:本课题是关于高阶衍射非局域非线性介质中光束传输特性的基础研究。同时结合高斯光束的激光谐振腔发出的基模辐射场,其截面的振幅分布遵守高斯函数这一特性利用数值模拟的方法来研究多种高斯光束在高阶衍射非局域非线性介质中的传输特性。

意义:通过本次课题研究,可以了解高阶衍射和高斯光束的传输特性,了解激光与物质相互作用时,所产生的非线性现象。

2. 研究内容和预期目标

研究内容:

(1) 了解高斯光束的发展背景和研究历程;

(2) 了解不同材料产生非线性的物理机理;

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

通过数值模拟方法,分布傅里叶方法,理解和分析高斯光束在非线性介质中的传输特性,理解高阶非局域介质中,两个高斯光束之间的相互作用。研究结果有望加深对光束传输性质的更深理解,为实践应用提供实际指导。


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4. 参考文献

1.W. Krolikowski, O. Bang, N. I. Nikolov, D. Neshev, J. Wyller, J. J. Rasmussenand D. Edmundson, Modulational instability, solitons and beam propagation inspatially nonlocal nonlinear media[J], J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. 6,S288-S294 (2004).

2.A. I. Yakimenko, V. M. Lashkin, O. O. Prikhodko, Dynamics of two-dimensionalcoherent structures in nonlocal nonlinear media[J], Phys. Rev. E 73, 066605(2006).

3.D. Deng, X. Zhao, Q. Guo, and S. Lan, Hermite–Gaussian breathers and solitonsin strongly nonlocal nonlinear media[J], J. Opt. Soc. Am. B, 24, 2537-2544(2007).

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5. 计划与进度安排

1. 第1周(2月20日-2月24日)开学后,指导教师下达任务书;

2. 第1-2周(2月20日-3月3日)开学后,指导教师向学生讲授所选论题的状况和要求等;学生向指导老师汇报调研情况,并完成开题报告;

3. 第3-14周(3月6日-5月21日),学生根据调研资料和指导老师要求进行论文框架搭建,并进行具体资料分析整理,及时与教师交流论文进展,及时解决出现的问题;

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