多组分耦合非线性薛定谔方程的3-孤子解及其相互作用

研究了带有变系数的N阶耦合非线性薛定谔方程,获得了其3-孤子解,并通过渐近分析和图像分析研究了孤子的相互作用。结果表明,当本征值不同时, 3-孤子解分别为常规孤子、束缚态孤子以及常规孤子和束缚态孤子的组合;当满足特定条件时,常规亮孤子和束缚态亮孤子可实现弹性相互作用,也可实现非弹性相互作用,而暗孤子仅存在非弹性相互作用;对于常规孤子和束缚态孤子的组合,亮孤子分量的相互作用规律较为复杂,受参数取值影响较大,但暗孤子分量依然保持弹性相互作用。     

势形式破裂孤子方程的dromion孤子解结构

使用改进的齐次平衡方法,研究了破裂孤子方程的孤子解结构,发现它具有单孤子解,单曲线孤子解,单dromion孤子解,多dromion孤子解。     

基于谱过滤方法的Kuznetsov-Ma孤子向准基态孤子转化研究

基于非线性薛定谔方程的Kuznetsov-Ma孤子解,得出零背景的Kuznetsov-Ma孤子形式,给出零背景的Kuznetsov-Ma孤子与准基态孤子之间的关系。利用谱过滤的方法研究单模光纤中Kuznetsov-Ma孤子到准基态孤子转化的动力学行为。结果表明:在Kuznetsov-Ma孤子的最大压缩位置处获取的零背景脉冲能够以准基态孤子的形式在光纤中稳定地传输,并且随着Kuznetsov-Ma孤子物理行为控制参数的增大,更加接近于基态孤子的形式。通过稳定性分析发现,在小的初始白噪声扰动下,准基态孤子会以一定速度稳定传输。     

非拓扑孤子袋模型的退禁闭相变和φ~4场的对称性恢复相变

在Hartree平均场近似和高温近似下,本文建立了φ~4模型和非拓扑孤子袋模型的某些特解间确定的映射关系。从映射关系我们看到φ~4场的非球对称拓扑孤子和反孤子配对形成束缚态——孤子袋模型的非球对称非拓扑孤子解。当拓扑孤子和反孤子消失时,φ~4模型发生对称性恢复相交;当拓扑孤子和反孤子的束缚态非拓扑孤子消失时,孤子袋模型的退禁闭相变发生。     

折射率改变为正的光折变晶体中形成一维光伏暗孤子

提出了一个考虑背景光光伏效应贡献的光伏孤子理论,它指出在折射率变化为正的晶体中,既可产生光伏亮孤子,也可产生光伏暗孤子.当背景光对信号光的有效Glass系数之比为R小于1时,孤子是亮的;R大于1时,孤子是暗的.对亮孤子而言,R值越大,孤子越宽,而对暗孤子,R值越大,孤子越窄.当R为1时,不能形成光伏孤子.一维暗孤子实验结果与理论一致. 关键词： 光折变空间孤子 光伏孤子 暗孤子 正折射率改变     

孤子激光器及其发展

激光和孤子研究的进展,导致一种新型的、输出脉宽及形状可控的超短光脉冲激光器——孤子激光器的诞生。孤子激光器在光通讯、光计算、超高速现象的研究、超高速光电子器件的研制等方面有其独特的应用。它也使我们有可能对孤子效应本身进行深入研究。本文将叙述在单模光纤中形成孤子的机制,孤子激光及喇曼孤子激光原理,孤子及孤子激光研究的进展,包括孤子激光的稳定性、孤子自频移以及孤子间的相互作用力等。最后介绍一些已经出现的或将来可能出现的应用,并指出这是一个正在迅速发展的研究领域。     

孤子激光器及其发展

激光和孤子研究的进展,导致一种新型的、输出脉宽及形状可控的超短光脉冲激光器——孤子激光器的诞生。孤子激光器在光通讯、光计算、超高速现象的研究、超高速光电子器件的研制等方面有其独特的应用。它也使我们有可能对孤子效应本身进行深入研究。本文将叙述在单模光纤中形成孤子的机制,孤子激光及喇曼孤子激光原理,孤子及孤子激光研究的进展,包括孤子激光的稳定性、孤子自频移以及孤子间的相互作用力等。最后介绍一些已经出现的或将来可能出现的应用,并指出这是一个正在迅速发展的研究领域。     

二阶孤子的传输和相互作用

用分步傅里叶变换法求解二阶孤子传输的非线性薛定谔方程, 得到了在此条件下孤子传输的数值图形, 发现二阶孤子在传输中被压缩, 幅值振荡变化。2个二阶孤子在传输过程中没有出现象2个一阶孤子那样周期性碰撞, 但2个二阶孤子时间间隔较小时, 随传输距离在2个二阶孤子中间周期性地衍生出第3个孤子。研究证明：二阶孤子的传输具有与一阶孤子明显不同的特征。     

光孤子与光孤子通信

阐述了光纤中光孤子形成的物理机理及光孤子间相互作用对光孤子通信的影响，介绍了光孤子通信的关键技术－孤子脉冲激光器和光孤子放大器，展望了光孤子通信的应用前景。     

耦合暗孤子在自散焦介质中的传输特性

空间光孤子是介质衍射效应和非线性效应相平衡的结果。当两束非相干光在非线性介质中传输时,两孤子发生交叠而产生相互作用,本文研究自散焦介质中非相干耦合暗孤子对的传输特性和相互作用。基于描述光束传播的耦合非线性薛定谔方程组,利用变分法,首先得到了自散焦克尔介质中传输的两暗孤子的幅值、横向中心位置坐标、速度和相位随传输距离变化的参数演化方程组,讨论了孤子参数演化的规律。然后,为分析孤子间相互作用,导出了两幅值相等的暗孤子在传输过程中孤子间距随传输距离的变化规律,作出了孤子对传输图像和相互作用图像,最后导出了孤子间相互作用势能和相互作用力的表达式,并利用图像详细分析了孤子间的相互作用特性。研究结果表明:无损耗情况下,孤子的幅值不受耦合作用的影响,传输过程中保持不变;耦合相互作用使两孤子横向中心位置坐标发生明显漂移,当两孤子间距较小时,孤子间距随传输距离作变速变化,变化速率与孤子的幅值和耦合程度有关,当两孤子间距趋近于零时,孤子间距随传输距离呈匀速的稳定变化;暗孤子间的相互作用力为排斥力,随着孤子间距增大,排斥力先增大后减小,而相互作用势能一直逐渐减小,当孤子间距增至4.5附近时,孤子间势能减小到几乎为零。     

Interaction Between Line Soliton and Algebraic Soliton for Asymmetric Nizhnik-Novikov-Veselov Equation

Starting from the variable separation approach, the algebraic soliton solution and the solution describing the interaction between line soliton and algebraic soliton are obtained by selecting appropriate seed solution for （2＋1）-dimensional ANNV equation. The behaviors of interactions are discussed in detail both analytically and graphically. It is shown that there are two kinds of singular interactions between line soliton and algebraic soliton： 1） the resonant interaction where the algebraic soliton propagates together with the line soliton and persists infinitely; 2） the extremely repulsive interaction where the algebraic soliton affects the motion of the line soliton infinitely apart.     

具有周期非均匀扰动的色散管理系统中的孤子传输

在准理想的色散管理系统中建立了非均匀扰动模型,研究了它们对孤子传输和相互作用的影响.这些扰动导致孤子崩塌,加剧了孤子间相互作用.它们影响的大小与周期长度和扰动强度有关,并且存在最坏周期长度和扰动共振现像.最后,引入非线性增益和滤波器来有效控制这些扰动的影响.     

Effects of correlated perturbations on dark soliton propagation and interaction

Correlated perturbations are considered in a dark soliton system, and their effects on soliton propagation and interaction are investigated numerically. These perturbations result in large sidebands, lead to submergence of dark soliton, and enhance the interaction. The correlation amplifies these effects and shortens the distance until submergence. The comparison of the distinction is made between the degradations of these effects on dark soliton and the corresponding bright soliton. It is found that these effects on dark soliton are less than those on bright soliton. Finally the nonlinear gain is introduced to suppress efficiently these effects.     

基于双光子光折变效应的非相干耦合灰光伏孤子族

为了研究开路条件下双光子光伏光折变材料中的灰光伏孤子族,建立了光伏孤子族的动态演化方程,给出了非相干耦合灰光伏孤子族的数值解.采用数值模拟的方法,求解孤子族的数值表达式.结果表明:这种孤子族是由多束偏振方向和波长都相同的互不相干光束耦合形成的.当孤子族只有两个分量时,灰光伏孤子族可以退化成灰-灰光伏孤子对|当孤子的灰度参量取零时,灰光伏孤子族退化成暗光伏孤子族,灰-灰光伏孤子对退化成暗-暗光伏孤子对.文中采用的光伏光折变材料是LiNbO3.     

One-dimensional spatial solitons in AlGaAs waveguides

We present experimental results on one-dimensional (1-D) spatial solitons in AlGaAs waveguides. Three distinct types of spatial solitons have been observed: namely the fundamental soliton, the Manakov soliton, and the vector soliton. The fundamental soliton is the simplest form of 1-D soliton which consists of a single polarization. The properties of waveguiding and ‘robustness’ are experimentally studied. Vector solitons which result from the complex interplay between the two orthogonally polarized beams due to self-phase modulation, cross-phase modulation, and four-wave mixing effects are studied. The complex beam dynamics and polarization behaviour of the vector solitons are experimentally studied. Manakov solitons which are a special case of the vector soliton exist when the ratio between the self-to-cross-phase modulation is one and the four-wave mixing effects becomes zero are demonstrated experimentally and the basic properties discussed. Finally, some soliton interactions such as trapping and dragging are reported and possible applications of soliton interactions are discussed.     

非相干耦合屏蔽光伏孤子对

预言了在有外加电场的光伏光折变晶体中存在着稳态非相干耦合的屏蔽光伏空间孤子对.这种孤子对是由偏振态和波长都相同的两束互不相干光耦合而成的.它可被看成是非相干屏蔽孤子对和非相干光伏孤子对的统一形式,当外加电场很强可忽略光伏效应时,它类似于已报 道的屏蔽孤子对,而当外加电场为零时,它相当于闭路条件下的光伏孤子对. 关键词： 光折变效应 空间光孤子 光伏效应     

基于双光子光折变效应的非相干耦合灰光伏孤子族

为了研究开路条件下双光子光伏光折变材料中的灰光伏孤子族,建立了光伏孤子族的动态演化方程,给出了非相干耦合灰光伏孤子族的数值解.采用数值模拟的方法,求解孤子族的数值表达式.结果表明:这种孤子族是由多束偏振方向和波长都相同的互不相干光束耦合形成的.当孤子族只有两个分量时,灰光伏孤子族可以退化成灰-灰光伏孤子对;当孤子的灰度...     

Effect of dark soliton on the spectral evolution of bright soliton in a silicon-on-insulator waveguide

The spectral evolution of bright soliton in a silicon-on-insulator optical waveguide is numerically simulated using the split-step Fourier method. The power and input chirp of the dark soliton and the second-order dispersion are varied to investigate the effect of dark soliton on the spectrum of bright soliton. The simulations prove that the dark soliton modifies the spectral shape of the bright soliton. Further, the variation in the power of dark soliton affects the splitting of bright soliton. Furthermore, the chirped dark soliton can improve the spectral width and flatness. The variation in the dispersion of dark soliton modifies the phase matching of the bright soliton and the dispersive wave emission, thereby affecting the spectral evolution.     

拉曼增益对孤子传输特性的影响

利用考虑拉曼增益效应的非线性薛定谔方程, 在忽略光纤损耗的情况下, 采用基于MATLAB的分步傅里叶数值算法, 得出线性算符和非线性算符具体的表达式, 分步作用于光孤子脉冲传输方程, 仿真模拟了光孤子在光纤中传输时的演变. 与不考虑拉曼增益的光孤子在光纤中传输相对比, 探析了拉曼增益对孤子传输特性的影响.拉曼增益会破坏孤子的传输周期, 导致孤子在光纤中传输时快速衰减, 并且影响程度和输入孤子的脉冲峰值功率大小有关, 拉曼增益对基态孤子和高阶孤子的影响也不相同. 关键词： 拉曼增益 孤子 对称分步傅里叶法 非线性薛定谔方程     

Incoherently Coupled Grey-Grey Spatial Soliton Pairs in Biased Two-Photon Photovoltaic Photorefractive Crystals

The incoherently coupled grey-grey screening-photovoltaic spatial soliton pairs are predicted in biased two-photon photovoltaic photorefractive crystals under steady-state conditions. These grey-grey screening-photovoltaic soliton pairs can be established provided that the incident beams have the same polarization, wavelength, and are mutually incoherent. The grey-grey screening-photovoltaic soliton pairs can be considered as the united form of grey- grey screening soliton pairs and open or closed-circuit grey-grey photovoltaic soliton pairs.