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《微納光纖中光動量實驗與光動量效應(yīng)應(yīng)用地研究論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要微納光纖中光動量實驗及光動量效應(yīng)應(yīng)用研究專業(yè)：光學工程博士生：余健輝導師：佘衛(wèi)龍教授光波具有動量是眾所周知的事實，光波在真空中的動量形式也毫無爭議。但是，光波在透明介質(zhì)中的動量卻是物理學中的難題，一百年來研究者們對此爭論不休。1908年Minkowski提出的透明介質(zhì)中光動量應(yīng)為7形，E為光波能量，1"1／‘一為介質(zhì)折射率，c為真空光速，而隔年Abraham又提出另一個光動量表達式影，，。Abraham動量滿足愛因斯坦的能量一動量關(guān)系，而Minkowski的單光予動量形式看起來滿足透明介質(zhì)中的德布羅意關(guān)系。究竟哪個動量才是正確的呢?研究者們一直企圖從
2、理論和實驗上解決此問題，可至今研究者們還在激烈地爭論，沒有得到明確的答案。本論文對百年來光動量問題的研究進展和現(xiàn)狀進行了詳細的介紹，利用“微納光纖”對透明介質(zhì)中的光動量進行了研究，首次發(fā)現(xiàn)光致光纖彎曲的現(xiàn)象并對此現(xiàn)象進行半定量的理論分析。分析表明，微納光纖的彎曲是由光從光纖端面出射時產(chǎn)生的反沖光力所造成，用Abraham動量很容易解釋此現(xiàn)象，實驗看起來更傾向支持Abraham動量。另外，本文還介紹了一種基于光致彎曲效應(yīng)的新型低功率全光開關(guān)，并且對其開關(guān)的物理過程和開關(guān)時間進行了初步的研究。本論文包含兩大部分的內(nèi)容：第一部分是介紹目前透明介質(zhì)中光動量的各種
3、理論以及研究者們對此問題的各種觀點；第二部分是利用微納光纖研究透明介質(zhì)中的光動量及光動量效應(yīng)在微納光纖中的應(yīng)用。其主要創(chuàng)新點如下：1)提出一種巧妙的檢驗光動量的實驗方法：通過光波從光纖細絲端面出射時光力所造成的光纖形變檢驗透明介質(zhì)中的光動量。摘要2)首次在實驗中觀察到光波段Abraham動量產(chǎn)生的效應(yīng)，為透明介質(zhì)光動量的實驗研究增添了新的實驗資料。3)首次實現(xiàn)光力驅(qū)動的微納光纖全光開關(guān)。全光開關(guān)的消光比達到15dB，這種機制有望解決傳統(tǒng)非線性機制所不能解決的矛盾，即全光開關(guān)體積與開關(guān)功率間的矛盾。這種全光開關(guān)具有制作簡單，成本低廉，容易與其它光纖器件連接
4、等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：微納光纖，透明介質(zhì)中的光動量，Abraham動量，Minkowski動量，光致細絲彎曲，光驅(qū)動全光開關(guān)IIABsTRACTTheexperimentoflightmomentuminmicro．．／nano．．fiberandthe,pplicationofliahtcroerantheapOlicaUonOlllt●一momentumeffectMajor：OpticalEngineeringName：物Jian．HuiSupervisor：Prof．SheWei--LongABSTRACTItiswellknownthattighth
5、asmomentum,andthemomentumoflightpropagatinginvacuumisdoubtless．However,themomentumoflightintransparentmediumhasbeenoneofcontroversiesamongmanyphysicists，lastingalmostonehundredyears．In1908，Minkowskifirstproposedthatthemomentumoflightintransparentmediumshouldbe嘭，whereE，n，care，resp
6、ectively,theenergyoflight，refractiveindexofmediumandlightspeedinvacuum．Inthenextyear,1909，AbrahamproposedanotherAbraham’SmomentumformulasatisfiestheEinstein’Srelationbetweenenergyandmomentum．However,thesinglephotonformofMinkowskimomentumisconsistentwithdeBroglierelationinmedium．T
7、henwhichmomentumformulaisright?Althoughmanyresearchershavet—edtosolvetheproblemtheoreticallyandexperimentally,theproblemisstillundefinedandtheintensivecontroversyamongresearchershasnotbeenendeduntilnow．Inthisthesis，theorigin,developmentandcurrentadvanceoflightmomentumproblem,arer
8、eviewed．Usingmicro一／nano—fibers，weexperi
