向列相液晶中空间光孤子的研究进展-物理学进展.PDFVIP

第 25 卷 　第 2 期 物 　理 　学 　进 　展 Vol . 25 ,No . 2 　2005 年 6 月 PRO GR ESS IN PH YSICS J une . ,2005 文章编号 (2005) 020 1669 向列相液晶中空间光孤子的研究进展 展凯云 ,裴延波 ,侯春风 ( 哈尔滨工业大学物理系 , 哈尔滨 15000 1) 摘 　要 : 　对向列相液晶中空间光孤子产生机制进行了详细的阐述 ,并对其 目前的研究进展进行 了概括介绍 。最后 ,对它们的应用前景进行了展望 。 关键词 :非线性光学 ;空间光孤子 ;综述 ; 向列相液晶 O437 　　　　　　　 中图分类号 : 文献标识码 :A 0 　引言 自从 1834 年英国的 Russell 在运河中首次发现“孤立波”现象已来 ,人们已经在多种材料 中发现了孤子现象 。光孤子概念是由 Hasegawa 和 Tappert [ 1 ] 于 1973 年首次提出的 ,他们预言 当光纤的线性色散效应和非线性自相位调制效应达到平衡时 ,光纤中可传播无色散的光脉冲 , 由于这种光脉冲沿时间轴传播时脉冲宽度保持不变 , 因此被称为时间光孤子 。空间光孤子是 ( ) 指当非线性介质的自聚焦 或自散焦 效应与光束的衍射发散作用相平衡时 ,在介质内无衍射 地向前传播的光束 。实际上 ,激光束在 Kerr 介质中的自聚焦现象是人们最早观察到的空间光 孤子 。激光束在介质中发生自聚焦后 ,光束会在介质中继续传播并保持其直径不变 ,这种现象 ( ) 通常还被称为光束自陷 self- t rapping ,这种自陷的自聚焦光丝实质上是一种空间光孤子 。空 间光孤子大多数都是在 Kerr 介质或类 Kerr 介质中产生的。近年来 ,人们对光折变材料中的 空间光孤子进行了广泛的研究 ,并取得了非常深入的结果 ,观察到了多种空间光孤子[2～5 ] 。 液晶相是介于液态和固态之间的一种中间相 ,它兼有液体的流动性和晶体的各向异性 ,因 此它具有许多独特的性质[6～8 ] 。由于向列相液晶能最好地说明液晶具有的液体的流动性和 ( ) 晶体的各向异性的双重性质 ,所以自从 1888 年瑞尼泽尔 Friedrich Reinitzer 首次发现液晶以 来 ,大多数液晶科学家就把他们的研究重点放在了向列相液晶上 。目前 , 向列相液晶是最为常 见也是 目前应用最广泛的一类液晶。随着液晶材料的应用 日趋广泛 ,最近人们又开始对液晶 收稿 日期 : 2005040 1 Email : zhankaiyun @hit . edu . cn 　2 期 展凯云等 : 向列相液晶中空间光孤子的研究进展 167 材料中的空间光孤子现象进行了研究 ,并取得了许多有意义的研究成果[9 , 10 ] 。通过对液晶中 空间光孤子的研究 ,一方面可以拓宽空间光孤子的研究范围 ,另一方面还可以扩展液晶的应用 范围。下面将对向列相液晶中空间光孤子的物理机制及研究进展进行概括介绍 。 1 　向列相液晶中空间光孤子的物理机制 空间光孤子是指在介质中无衍射地传播的光束 ,一束光波在介质中传播 ,当其衍射作用被 介质的非线性效应所引起的限制作用平衡时 ,就会因自陷而形成空间光孤子 。空间光孤子最 早是在 Kerr 介质中发现的。由于液晶的一个重要的性质就是具有很大的光学非线性 ,其非线 6 10 性值是一般玻璃的 10 ～10 倍 ,因此在液晶材料中也应该能够形成空间光孤子 。 对液晶光学性质的研究一般都是在液晶盒中进行的 ,根据液晶分子取向 ,液晶盒的种类通 (