非线性啁啾频率对势阱产生正负电子对的增强

用计算量子场论方法研究了非线性啁啾频率对势阱中正负电子对产生的增强效应。研究了由静态势阱和动态势阱组成的组合势阱中产生的正负电子对的密度、产额和能谱等性质随着啁啾参数的变化,分析了组合势阱的频谱和瞬时束缚态。发现非线性啁啾效应对低频区域比较敏感,与固定频率情况相比可以使粒子数增加2～3倍。与组合势阱相比,非线性啁啾效应对单个振荡势阱更敏感。在低频下单个振荡的势阱中正负电子对产额可提高多个数量级。这是因为在低频下单个振荡的势阱中,主要通过量子隧穿过程产生的正负电子对数目非常低。非线性啁啾效应增加了高频场成分,提高了多光子过程和动力学辅助机制。由于高频抑制作用,所以非线性啁啾效应对高频区域粒子的增量不大,甚至会抑制正负电子对的产生。     

强场下真空中粒子对产生的研究进展

随着激光技术的飞快发展,激光强度不断提高,超强外场下真空中正负电子对产生的过程,即能量向质量转化过程,已经成为一个研究热点。主要综述了近几年量子Vlasov方程方法和计算量子场论(数值求解Dirac方程)方法在研究强场下真空中正负电子对产生方面的进展,分别介绍了空间均匀场和空间不均匀场下的粒子对产生的情况。第一种情况主要介绍双脉冲结构振荡电场中电子-正电子对的产生、强双频振荡电场中非微扰电子-正电子对的产生、频率调制的激光场中电子-正电子对的产生和Dirac真空对啁啾外场的快速分辨。第二种情况主要介绍优化空间局域电场提高粒子对的产生率、多个势阱-垒结构的振荡场对粒子对产生的增强、振荡 Sauter 电势中正负电子对产生的问题、操纵Dirac真空以控制其在场诱导下的衰变、作为信息传输介质的Dirac真空还有正负电子对产生中的相干和非相干啁啾机制的转变。     

啁啾系数对飞秒脉冲的分裂及光谱性质的影响

利用预估校正-时域有限差分法求得不含慢变包络近似和旋转波近似的全波Maxwell-Bloch方程的数值解,在Λ型三能级原子介质中研究了啁啾系数C对传播中的飞秒Gauss型脉冲分裂情况及光谱性质的影响.结果表明:面积小于等于3π的啁啾脉冲在介质中不出现分裂,但脉冲啁啾会引起脉冲频谱的震荡;对于4π面积啁啾脉冲,啁啾系数C较小时脉冲在介质中发生分裂,C较大的脉冲不再产生分裂,即分裂的子脉冲数量减少;随着C增大,脉冲中心频率附近频谱震荡愈加剧烈,高频成分的范围及强度明显减小;对于大面积8π脉冲,脉冲分裂情况与4π情况相似,但随C增大,脉冲高频成分的范围和强度没有明显变化,而高频成分中的峰值分布却显著不同.     

啁啾激光脉冲受激拉曼散射理论和粒子模拟

从入射光波、散射光波和等离子体波的三波耦合方程出发,推导小带宽频率啁啾对拉曼散射的影响.得到频率啁啾对拉曼背向散射有抑制作用,且背向散射不依赖于啁啾符号;正(负)啁啾对拉曼前向散射有微弱的增强(减弱)的作用.最后采用1D3V粒子模拟程序观测了不同啁啾参数下的受激拉曼散射现象,得到与理论分析一致的结果.     

线性啁啾高斯脉冲堆积中的强度起伏频率(英文)

基于谱分析方法系统研究了多个线性啁啾高斯脉冲堆积的强度起伏频率。首先基于傅里叶变换方法分别分析并模拟了两路和多路线性啁啾高斯脉冲堆积,讨论了等幅度、等延迟多路线性啁啾高斯脉冲堆积的情况下,起伏频率与初始高斯脉冲的数目与啁啾系数、时间延迟和脉冲宽度的关系,并简要分析了多路线性啁啾高斯脉冲堆积的一般情况。结果表明,在堆积脉冲的强度谱中存在一系列分立的频率边带,这些频率边带对强度起伏有贡献。高频的频率边带由于幅度交叠的部分较少,所以对强度起伏贡献较少。强度起伏频率随初始啁啾高斯脉冲啁啾系数和时间延迟的增大而增大,随脉冲宽度的减小而增大。     

脉冲啁啾对于阿秒脉冲的影响

采用单电子近似和软核势模型, 通过数值求解一维含时薛定谔方程, 理论研究了当脉冲分别带有正、负啁啾的情况下所产生的阿秒脉冲.分析了不同脉冲啁啾特性对阿秒脉冲的强度和宽度的影响. 研究结果表明, 无论是正啁啾还是负啁啾, 随着啁啾量的增加, 都将使激光脉冲由产生单个阿秒脉冲趋向于产生阿秒脉冲链. 正啁啾和负啁啾对于阿秒脉冲宽度的影响是不同的, 负啁啾对于阿秒脉冲宽度影响很小, 适当的负啁啾有利于缩小阿秒脉冲的宽度; 而正啁啾脉冲产生的阿秒脉冲较无啁啾时展宽, 且随着啁啾量的增加, 其阿秒脉冲宽度迅速增大.     

初始啁啾对双曲正割光脉冲线性传输特性的影响

采用分步傅里叶方法数值研究了初始线性啁啾和非线性啁啾双曲正割光脉冲在单模光纤反常色散区的线性传输特性，并与啁啾高斯脉冲的线性传输特性作了比较.给出了双曲正割光脉冲频谱宽度和时间带宽积随初始线性啁啾变化的表达式.结果表明，双曲正割脉冲在线性啁啾|C|>0.1时随传输距离的增加逐渐演化成近高斯型，在0≤|C|≤0.1时最后将演化为近双曲正割脉冲.|C|越小，脉冲时域波形越趋近双曲正割曲线.负啁啾对脉冲时域展宽的影响比正啁啾要大得多.当|C|≥0.5时，初始啁啾对双曲正割光脉冲展宽的影响比对高斯脉冲的影响更大.非线性啁啾双曲正割光脉冲在线性传输过程中会出现时域波形分裂现象，比具有相同啁啾的高斯脉冲时域波形分裂严重. 关键词： 频率啁啾 双曲正割光脉冲 线性传输 时域波形分裂     

色散缓变光纤中不同群色散剖面下的啁啾

从啁啾的角度讨论了不同群色散剖面函数对色散缓变光纤的意义.发现指数型色散缓变光纤中初始啁啾对GVD所致啁啾的影响最小,在指数型、线型、对数型和高斯型色散缓变光纤中GVD所致啁啾具有同非线性效应所致啁啾相似的饱和性,二者相消,使净啁啾趋于零.在孤子通信系统中,指数型色散缓变光纤最具实际应用价值.     

连续线性温度梯度场对啁啾脉冲放大系统中啁啾光纤光栅的色散调节效应

利用啁啾光纤光栅的温度可调谐效应,提出了一种新型的色散补偿方法.该方法使啁啾光纤光栅处于一个连续的线性温度梯度场中,通过调节啁啾光纤光栅两端的温度差,改变其色散量,实现在以啁啾光纤光栅为展宽器和以体光栅为压缩器的超快激光系统中对输出脉宽的连续精密调节,并通过实验验证这一方法的可行性.实验结果表明:沿着啁啾光纤光栅应用连续的温度梯度场,当温差从0℃到50℃变化时,可以连续地调节啁啾光纤光栅的色散参数.展宽器和压缩器之间的色散失配可以通过调节线性温度场的温度梯度得到补偿,避免了繁琐的脉宽优化步骤.本文是以啁啾体光栅为压缩器的光纤啁啾脉冲放大系统中通过调节施加在展宽器上的连续线性温度场的梯度,实现对啁啾脉冲系统中的色散失配进行精密调制的技术方案.     

二次谐波中大相位失谐下入射啁啾脉冲对相位的影响

讨论了在大相位失谐下,基波为频率啁啾脉冲的二次谐波产生过程,结果表明选取合适的啁啾参量可以使二次谐波的光强提高,但同时会使其波形和相位发生变化.三波相位的畸变主要取决于入射的基波啁啾脉冲,而与相位匹配的失谐量关系不大.     

偏振复用通信系统中偏振模耦合产生的啁啾

研究了相互垂直的两个偏振模耦合产生的啁啾.利用耦合非线性薛定谔方程推导出两垂直偏振耦合模产生啁啾的表达式,分析了偏振模走离效应和入纤功率分配对啁啾的影响.研究结果表明:较弱的走离效应对啁啾影响较大,当走离效应参量超过某一值时啁啾趋于零;随着偏振角的改变,啁啾也随着改变,不再互成镜象.     

啁啾脉冲激光放大中的自相位调制效应

利用光与物质相互作用的半经典理论建立了啁啾脉冲激光放大的输运方程,数值分析了多程放大过程中自相位调制对啁啾脉冲时域特性和频域特性的影响研究结果表明,由于自相位调制引起附加频率啁啾产生,啁啾脉冲瞬时频率发生变化,放大特性受到影响.通过对增益饱和状态下自相位调制效应的研究,提出利用入射脉冲的线性频率啁啾抑制自相位调制的影响. 关键词：     

负五阶非线性下预啁啾高斯光脉冲的啁啾和频谱

为探究光纤负五阶非线性和光脉冲预啁啾对高斯光脉冲频率啁啾和频谱的综合影响,在忽略光纤色散的情况下,利用包含三五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程,计算和分析了啁啾高斯脉冲的频谱和总啁啾。结果表明,脉冲无预啁啾时,负五阶非线性的存在可使脉冲频率啁啾的形状由单“S”形变为双“S”形,并使脉冲的中心附近由正啁啾变为负啁啾。此外,负五阶非线性的存在使预啁啾对脉冲频谱的影响发生了较大的变化。预啁啾与非线性所致啁啾叠加后对脉冲频谱的谱峰数目影响较小,而对能量在各个谱峰上的分布影响较大,在某些最大非线性相移下,甚至会出现总啁啾减小使谱峰值数目增加的情况。该研究对光开关、光脉冲压缩以及光纤通信系统等领域的深入发展具有一定的指导意义。     

单模光纤中蓝移啁啾和红移啁啾斜率的最佳匹配

从理论上分析了自相位调制(SPM)引起的频率啁啾和群速度色散(GVD)引起的频率啁啾的传输特性,讨论了SPM和GVD频率啁啾的斜率匹配和导致两者啁啾斜率匹配的最佳输入功率。     

啁啾超短激光脉冲对稠密共振介质特性的调控

采用光与物质相互作用的半经典理论,建立了稠密二能级体系中含啁啾相位项的光学Bloch方程,并用高准确度、快速和可靠的四阶龙格-库塔法数值求解了该方程.通过数值计算,研究了啁啾超短激光脉冲与稠密共振二能级体系作用下的特性,得到了局域场和啁啾参量对Bloch矢量影响的规律.研究结果表明:局域场修正系数和啁啾参量对Bloch矢量的瞬态相干过程和稳态特性都会产生明显的调制作用,可以通过调节线性啁啾参量和局域场修正系数实现稳定的粒子数布居反转的调控.     

利用均匀相位掩模板制作线性啁啾光纤光栅

理论上分析并从实验上验证了一种利用均匀相位掩模板写入啁啾光纤光栅的方法:将光纤弯曲,由于光纤离掩模板的距离不同从而使光纤光栅的周期轴向渐变,由此产生啁啾。分析了这种啁啾光纤光栅的谱特性和时延特性,同时也分析了由于光纤离掩模板的距离不同而引起的折射率调制变化给光纤光栅特性带来的影响。设计了一种石英曲面,利用其使光纤按照弯曲函数进行弯曲,然后进行紫外曝光制成了线性的啁啾光纤光栅。实验中制作的啁啾光纤光栅色散值为-1102 ps/nm,纹波为17ps。通过改变弯曲函数就可以实现利用一块均匀相位掩模板制作不同啁啾量的啁啾光纤光栅的目的,降低了啁啾光纤光栅的制作成本。     

调控抽运脉冲的时、空啁啾改善太赫兹波输出效率

从理论和实验两方面研究了调控抽运脉冲的时、空啁啾特性对于波面倾斜法产生太赫兹波输出效率的影响。实验和数值模拟证明:对于附加时间啁啾情况,当附加正时间啁啾时,太赫兹波输出效率与附加啁啾量呈非线性关系,并具有最佳值;当附加负时间啁啾时,太赫兹输出效率与附加啁啾量呈线性反比关系。对于附加空间啁啾情况,不论附加空间啁啾的大小和符号如何,都会降低太赫兹波的输出效率,并且随着空间啁啾量的增加而快速下降。这些结果对基于波面倾斜法产生超快太赫兹波系统的优化和调控具有指导意义。     

基于级联相移线性啁啾光纤光栅的梳状滤波器设计

为了获得反射带宽大、信道间隔均匀的高性能梳状滤波器,提出一种基于级联相移线性啁啾光纤光栅的新型梳状滤波器的结构设计.利用传输矩阵法和法布里-珀罗谐振腔理论,数值分析了该梳状滤波器中啁啾光栅的级联方式、啁啾量、折射率调制量和级联处的相移量对光栅反射谱特性的影响.结果表明:对应不同的级联方式,反射峰存在疏密变化,即两个级联光栅的啁啾量同号时,反射峰分布均匀对称,可设计均匀滤波器;而两个啁啾量异号时,反射峰呈现出疏密渐变的特性,可设计非均匀滤波器.此外,光栅啁啾量增加,反射谱带宽增大,但是反射率降低,而增大折射率调制量,可以提高反射率;级联处的相移量改变时,每个反射峰位置发生移动,从而可以通过改变相移量选择滤波窗口.     

薄包层啁啾长周期光纤光栅的色散补偿

为了提高啁啾长周期光纤光栅(LPFG)光纤通信的色散补偿能力,提出了利用薄包层啁啾LPFG进行包散补偿的方法.首先介绍了根据传输信号确定啁啾LPFG的啁啾系数、光栅长度等参数的方法.然后利用上述方法设计了对光纤中传输的中心波长为1550 nm,带宽为0.2nm的信号进行色散补偿的薄包层啁啾LPFG.利用耦合模理论及传输矩阵法计算了约1m长的此种啁啾LPFG的色散,结果表明可以补偿该光信号通过46 km光纤所产生的色散.进一步分析了切趾函数、啁啾系数、交叉耦合系数等参数对薄包层啁啾LPFG色散的影响.     

初始啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中超连续谱产生的影响

采用分步傅里叶方法模拟了初始啁啾对光子晶体光纤中超连续谱产生的影响.根据光纤长度，将光子晶体光纤中脉冲的演化分成初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段.通过讨论啁啾脉冲和无初始啁啾脉冲在各阶段演化的区别，发现啁啾只在初始展宽和剧烈展宽阶段对光谱有影响，当β₂C<0时啁啾有利于光谱的展宽，当β₂C>0时则刚好相反，在饱和展宽阶段啁啾不再对光谱产生影响.要想利用啁啾脉冲来获得较宽的光谱，必须选择合适的光纤长度，使输出的脉冲处于剧烈展宽阶段.这为利用啁啾脉冲在光子晶体光 关键词： 超连续谱 光子晶体光纤 分步傅里叶法 啁啾