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Autor: Motzek, Christian
Titel:Instabilities of spatial solitons in saturable nonlinear media
Dissertation:TU Darmstadt, Fachbereich Physik, 2006

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Abstract auf Deutsch:


Räumliche Solitonen sind die einfachsten Bausteine der nichtlinearen Wechselwirkung zwischen Licht und konservativen Medien. Durch ihre Eigenschaft, Wellenleiter in das Medium zu induzieren, sind Solitonen auch potentiell für Anwendungen in der optischen Datenübertragung interessant. Ihre Stabilität ist ein komplexes Problem, das von vielen Faktoren abhängig ist.

Eine Bestimmung der instabilen Eigenmoden, die meist nur numerisch möglich ist, erlaubt tiefere Einblicke in die Mechanismen der Stabilisierung/Destabilisierung räumlicher Solitonen. Insbesondere ergeben sich fundamentale Unterschiede zwischen symmetrieerhaltenden und symmetriebrechenden Instabilitäten. Es wird gezeigt, dass der Kohärenzgrad des Lichts entscheidenden Einfluss auf die Stabilität hat. Desweiteren werden kontrapropagierende Solitonen vorgestellt, deren Stabilitätseigenschaften sich aufgrund der geänderten Randbedingungen fundamental von denen kopropagierender Solitonen unterscheiden. Es können sich zeitlich periodische oder irreguläre Zustände des Systems ergeben. Eine Abschätzung der Stabilitätsschwelle kontrapropagierender Solitonen ist möglich durch die Betrachtung eines stark vereinfachten analytisch lösbaren Modellsystems.


Abstract auf Englisch:

Spatial solitons are the most fundamental entities of the interaction between light and nonlinear conservative media. Due to the waveguide induced into the medium, spatial solitons could potentially play a prominent role in optical data transmission. Soliton stability is a complex problem, that depends upon numerous factors.

Identifying the unstable eigenmodes allows for a deeper insight into the mechanisms that stabilise/destabilise spatial solitons. Due to the lack of analytical tools, the eigenmodes are most commonly identified by means of numerical calculations. The fundamental differences between symmetry-conserving and symmetry-breaking instabilities are being highlighted. Changing the degree of coherence of the light used is shown to have severe effects on the stability of the solitons. Furthermore, the stability of counterpropagating solitons is investigated. Due to the changed boundary conditions, counterpropagating solitons show entirely different instabilities as compared to their copropagating counterparts. We observe temporal dynamics of the system that can be periodic or irregular. A strongly simplified analytical model allows for an estimate of the stability threshold of counterpropagating solitons.

Dokument aufgenommen :2006-02-22
URL:http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000658