[發明專利]一種在非局域介質中調控艾里光束傳輸特性的方法

有效

• 申請號: 201910314099.5
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN111859598B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 展凱云;楊振東;焦瑞云;劉冰;韓國霞;徐先鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G02B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種在非局域介質中調控艾里光束傳輸特性的方法， 其特征是通過分步傅里葉基礎理論算法與數值模擬相結合，以實現對于兩束沿著自加速方向對稱的Airy光束相互作用的模擬， 首先通過研究具有三種不同數值大小的初始發射角參量的單個艾里光束的傳輸特性圖示，直觀的表現出初始發射角對于艾里光束偏轉的調控作用， 然后結合相互作用方程，引入初始發射角、截斷參數、相對間隔、非局域傳輸介質等對于相互作用的調制作用，非局域介質選用非局域Kerr型介質(液晶材料)，滿足：

分析初始發射角對于相互作用的調控，發現同相條件下調控作用不明顯，受到相對間隔B的影響較大，反相條件下某些特定初始發射角參量會給兩束光束提供一個弱吸引力，從而使得兩光束在反相排斥作用下依然會出現部分弱吸引作用，即得到了特定的相互作用示例，其具體步驟包括以下內容：

步驟1.模型構建：利用Matlab軟件的腳本輸入模塊構建了自加速艾里光束在傳輸過程中包含的艾里波包函數、幅值強度、初始發射角、分步傅里葉法等信息的程序文件，從而分析主要是初始發射角在內的調制參數對于艾里光束的調控；構建兩束對稱艾里光束相互作用的方程；結合相關非局域Kerr型介質理論構建相應的分步傅里葉算法文件；完成對于相關傳輸特性圖及相互作用的獲取文件；

步驟2.初始參數的確定：在模擬程序初期，明確整個Matlab程序架構是基于256*50大小的文件，同時選取好了整個架構文件的實現范圍，針對能夠反映單個自加速艾里光束傳輸特性的調控參數作出了調整，更重要的是，明確了兩束對稱艾里光束相互作用的參數范圍，實現了特定相互作用的參數范圍的選取，由此完善了整個數值模擬程序的腳本結構；

步驟3.傳輸特性及相互作用的獲取：利用基于步驟2得到的整個數值模擬架構文件，通過Matlab本身的運行程序獲得包含相關參數的自加速艾里光束的傳輸特性圖及相互作用圖；

明確由步驟3獲得的包含相關參數的模擬圖示，確認相關圖示是否是包含對應參數，初步分析單個自加速艾里光束的傳輸特性及相互作用，尤其是特定的相互作用；

步驟4.綜合分析：利用Matlab軟件中的程序運行模塊實現了對步驟(2)和步驟(3) 中的傳輸特性及相互作用，得到對應的模擬圖示，對比不同參數調制的傳輸特性圖及相互作用圖進一步分析初始發射角對于特定相互作用的調控及性能；

根據步驟(2)和步驟(3)獲得文件運行得到的相互作用圖示，分析調控參數對于相互作用具體的表征狀況，發現同相時兩束艾里光束的相互作用受到局域介質的影響會在對稱中心位置形成明暗交織的纏繞孤子并以吸引為主，當相對間隔B較遠時，吸引力逐漸降低從而兩光束各自獨立傳輸，反相時以排斥為主，形成獨立孤子對，在特定初始發射角條件(初始發射角α＝0.3，相對間隔B＝-5)下由于初始發射角提供的弱吸引力會引起兩束艾里光束之間弱吸引，但它們不會形成纏繞孤子對，根據具體的參數選值明確特定相互作用的初始實現條件。

2.根據權利要求1所述的一種在非局域介質中調控艾里光束傳輸特性的方法，其中計算軟件為Matlab軟件，運用腳本運行窗口直接數值模擬。

3.根據權利要求1所述的一種在非局域介質中調控艾里光束傳輸特性的方法，其中針對初始發射角對于艾里光束的偏轉調控，典型的初始發射角α共取三個參量，分別是α＝0.8,α＝0，α＝-0.8，選取的幅值強度為3、截斷參數a＝0.2、兩束光束之間的相對間隔參量B如附圖1所示，針對初始發射角對于相互作用的調控，則根據參數的合適條件，在同相及反相下分別選取α＝0.3,α＝0，α＝-0.3，幅值強度及截斷參數與上述一致，具體相對間隔B如附圖2、附圖3所示。

4.根據權利要求1所述的一種在非局域介質中調控艾里光束傳輸特性的方法，采用的模擬方法是以歸一化的薛定諤方程為基礎，利用分步傅里葉法近似結合Matlab軟件的數值模擬，整個計算過程都是以事先寫入的公式為主導，對于單個自加速艾里光束的傳輸特性模擬及相互作用的展現均是以明確的調制參量為主體，最后得到的圖示規模分別是單個自加速艾里光束的模擬圖示為20×10、相互作用圖示為30×30，其中主要數據均是歸一化之后的，因此其不含具體單位。

5.根據權利要求1所述的一種在非局域介質中調控艾里光束傳輸特性的方法，其中對于得到圖示的具體分析已以通過結合非線性及光束理論完成，同時由理論本身入手，分析了在反相條件下兩束艾里光束弱吸引作用的緣由是因為出初始發射角α在反相情況及合適參量的調控下會給兩束艾里光束提供一個弱吸引力，使得光束本身的衍射與傳輸介質的非線性作用之間存在一個平衡，從而吸引作用占主導，導致反相條件下排斥力為主引起的排斥作用很弱。