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研究生:李建勳
研究生(外文):JIAN - SHIUN LEE
論文名稱:利用光折變屏蔽空間光孤子操縱與拉扯光束
論文名稱(外文):Optical Beam Steering and Dragging by Photorefractive Screening Spatial Optical Soliton
指導教授:石 明 豐
指導教授(外文):Ming - Feng Shin
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:物理學研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2000
畢業學年度:88
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:光折變屏蔽空間光孤子波導全光學空間開關陷獲拉扯控制操縱探測光束
外文關鍵詞:Photorefractive Screening Spatial SolitonWaveguideAll-optical spatial switchingTrappingDraggingContrallingSteeringProbe Beam
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本篇論文主要探討-藉由光折變屏蔽空間光孤子(Photorefractive Screening Spatial Soliton)感應所形成的波導(Waveguide),能夠建立全光學空間開關(All-optical spatial switching)。
首先,我們先討論光折變屏蔽空間光孤子的由來與形成。為了要獲得一個光孤子,我們將一道細小的雷射光束與一道寬且均勻的背景光( Background Illumination)入射至一有外加偏壓的光折變晶體中。此雷射光束所激發的自由電子之分佈,會形成一個局部的電場屏蔽效應,經由電光效應在晶體中建立了一個折射率波導。因晶體的折射率改變所形成的自聚焦效應,正好抵消了這一道細小的雷射光束的繞射效應。而光束在傳導時的大小會變成是固定的,這一道不會改變寬度的光束稱為光孤子。
光孤子所形成的波導能夠被使用於限制其它光束的行進路徑。藉由波導的陷獲(Trapping)和拉扯(Dragging)的效應,我們能夠控制(Controll-ing)與操縱(Steering)另一道光束。接著,我們利用光學中全反射的原理,算出光孤子感應所形成的波導所能夠傳導(Guide)的模態及最大角度的範圍,並藉由以上所得之結果進行實驗。在實驗中,我們利用兩個相交,且波長較短的光孤子所形成的二道感應波導,可以傳導另一道波長較長的光束,稱之為探測光束(Probe Beam)。我們發現,在此情況下,這二道光孤子光束的半高寬(FWHM)~13μm與外加電場~2.0kV的條件下,探測光束可以和光孤子光束有角度0.4度~0.6度的偏離,而仍然可以被傳導。但是,當角度太大時,則傳導的效果會變差。
最後,我們將實驗所得之結果與J.U.Kang、G.I.Stegeman和J.S.Aitchison在西元1996年的實驗結果所得之結果做一對照,發現所得之結果較先前有明顯的進步與改善。例如,在固定的〝強度比例〞下,就傳導的角度而言,明顯的較先前大,而且在限定的分離角度之內,被傳導的探測光束有非常完美的效果(信號強度幾乎沒有損耗)等。因此,確定了藉由兩道相交的光孤子所感應的波導可建立全光學空間開關。

摘要
感謝
圖表索引
第一章 : 導論………………………………………………………01
1.1 空間光孤子…………………………………………………02
1.2 光折變效應…………………………………………………03
1.3 光折變屏蔽光孤子…………………………………………06
第二章 : 光折變屏蔽光孤子………………………………………09
2.1 理論的由來…………………………………………………10
2.2 一維的明亮光孤子…………………………………………15
2.2.1 明亮光孤子……………………………………………19
2.3 二維的明亮光孤子…………………………………………22
第三章 : 光孤子感應波導與全光學的開關………………………27
3.1 由光束控制光束………………………………………………29
3.2 光孤子感應波導……………………………………………30
3.2.1 明亮光孤子感應波導…………………………………31
3.2.2 能夠傳導的最大角度範圍……………………………36
3.3 二維的明亮光孤子感應波導實驗…………………………46
第四章 : 結論………………………………………………………72
參考書目 ……………………………………………………………75

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201 (1985).
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J. L. Jackel, and P. W. E. Smith, Opt. Lett. 16, 15 (1991).
[3] A. Yariv, Optical Electronics, Saunders College Publishing,
Philadelphia, 1991.
[4] M. Shalaby and A. Barthelemy, Opt. Lett. 16, 1472 (1994)
[5] M. Shalaby, F. Reynaud and A. Barthelemy, Opt. Lett. 17,
778 (1992)
[6] M. Segev, G. C.Valley, B. Crosignani, P. DiPorto, and A.
Yariv, Phys. Rev. Lett. 73, 3211 (1994).
[7] D. N. Christodoulides and M. I. Carvalho, J. Opt. Soc. Am.
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[8] Mordechai Segev, Ming-feng Shih and George C. Valley, J.
Opt. Soc. Am. B, 13, 4 (1996)
[9] J.U.Kang, G.I.Stegeman and J.S.Aitchison, Opt. Lett. 21,
189 (1996).
[10] E. Hecht, Optics, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts,
1987

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