孤子 (光學)

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光學上,孤子 (soliton)是指傳遞過程中在空間上或時間上維持穩定的光束。通常這是由線性非線性效應共同作用下的結果。

空間光孤子[编辑]

在只有線性效應的情況下,一道狹窄的光束傳播時會因為繞射而使得光束的波形在空間上變寬。在具有較明顯克爾效應非線性效應)的材料中,光的折射率與受電場強度的平方成正比,當高斯形式的光束(如雷射)射入時,在靠近中心的地方有較高的折射率,而周圍的折射率較低,因此能夠產生匯聚(稱為自聚焦效應),並與繞射的發散效果達成平衡,使得光束的大小維持一定,這種光束稱為空間光孤子 (Optical Spatial Soliton)。[1]

時間光孤子[编辑]

群速度散射效應與克爾效應共同作用的結果,使得波形維持固定。

在光學通訊上,由於不同頻率的光在介質中有不同的傳遞速度(色散現象),因此在長距離下將會散開,使得原本的訊號扭曲,此現象(對比於前述空間上的發散)屬於時間上的發散。克爾效應所造成的自相位调制效應亦能抵銷此種發散,因而維持原本的波形。此狀況下傳遞的光束稱為時間光孤子 (Temporal Optical Soliton)。

參考文獻[编辑]

  1. ^ 非線性光學與光孤子簡介,雄中學報第九期