非线性光学

非线性光学概论 O437 2004021036 非相干空间孤子的自陷行为=Self-trapping behavior of incoherent spatial soliton[刊,中]／陈园园(上海大学理学院物理系．上海(200436)),王奇…∥光子学报．—2003,32(6)．—693-697 用相干密度法研究了一维非相干光束在饱和对数型光折变介质中的自陷行为,发现在传输过程中孤子的形态可具有稳态和周期性振荡的特点,具体取决于入射光束的初始宽度、相干特性和材料的非线性响应。研究了构成非相干光束的相干组份的传播行为,发现各相干组份的强度和光束宽度沿纵向发生周期性变化,峰值位置沿横向发生周期性变化。另外,利用横向相干宽度研究了非相干光束在各种传输状态下相干特性的变化,从而进一步解释了非相干光束在不同传播状态下的演化特性。图4参11(严寒) O437 2004021037     

时空非相干光孤子的传播和相干特性

研究了时空非相干椭圆形高斯光束在饱和对数型非线性介质中的自陷行为,得到了孤子的形成条件并分析了其相干特性,讨论了光束自陷的变化形式,发现光束的初态和材料非线性对其有决定性的影响, 并进一步获得了光束半径和光束相干半径的解析表达式,发现光束的相干特性不但会随传播距离产生周期性的变化,且随组份频率的增大而减弱.     

非相干多分量空间双稳态孤子

非相干多分量光束在高阶非线性介质中可以形成双稳态孤子.利用相干密度法首次得到了非相干多分量双稳态孤子的解析表达式.介质的高阶非线性决定了双稳态孤子的存在范围和峰值强度.得到了光束的截止波长，最小宽度和介质的非线性条件，并研究了非相干多分量光束中相干分量的传输演化.利用稳定性条件，严格证明了非相干多分量双稳态孤子在介质中可以保持稳定传播. 关键词： 非相干多分量光束 空间孤子 双稳态     

非傍轴径向阵列高斯激光束的传输特性

推导出相干和非相干非傍轴径向阵列高斯激光束的传输公式,并用以研究了径向阵列光束在自由空间的传输特性,重点分析了阵列光束参量对合成光束光强分布的影响。结果表明:阵列半径与束腰宽度之比是一个关键参量,当它固定时,相干和非相干合成光束的光强分布都保持不变,但合成光束的光强分布和远场轴上光强最大值都与合成方式有关。     

非均匀部分相干光束在自由空间中的传输

本文介绍了非均匀部分相干光束的概念, 并用数值模拟的方法详细研究了其在自由空间传输后的变化. 研究结果表明, 经过自由空间传输后非均匀部分相干光束会发生不同于传统相干模型光束的显著变化. 这种变化和光束传输距离、光源空间相干度分布、光源光强分布密切相关. 经过传输后, 源平面自相干附近点的空间相干度发生突变, 在短距离传输过程中源平面高相干区域的空间相干度会降低, 接收面各点的空间相干曲线不再相同, 随着传输距离增加, 非均匀空间相干度会逐渐趋于均匀.     

新型部分相干光束的产生及其相干特性

利用相干理论,研究了新型部分相干光束的相干特性.用激光光束透过旋转的特殊毛玻璃,产生一种相干性分布特殊的新型部分相干光束.实验上经双孔干涉,记录了该光束经不同小孔间距双孔产生的干涉条纹,计算得出所对应的相干度,并获得了该光束在不同传输距离下的相干度分布情况,发现该光束的相干度分布与高斯-谢尔模型光束的相干度分布不相同,其相干度随着传输距离的增大而变强.     

大气湍流对部分相干厄米-高斯光束空间相干性的影响

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,并采用Rytov相位结构函数二次近似,推导出了部分相干厄米-高斯(H-G)光束通过大气湍流传输的光谱相干度公式,研究了湍流对光束的空间相干特性的影响.研究表明,部分相干H-G光束通过大气湍流传输其光谱相干度会出现振荡和相位奇异现象,但随着湍流的增强,振荡减弱,直至振荡和相位奇异现象消失,这一特性与高斯-谢尔模型光束的差异很大.光束的相干参数越小,光束空间相干性受湍流的影响也越小.此外,还研究了光谱相干度二阶矩宽度与光谱强度二阶矩宽度间的关系,得到一些有意义的结果,并给出了合理的 关键词： 部分相干厄米-高斯光束 大气湍流 光谱相干度 二阶矩宽度     

部分相干光光束的振荡自陷特性

用互相干函数法研究了圆形横截面的部分相干光光束在光折变晶体中的自陷行为.光束的初态及材料的非线性决定了光束自陷的变化形式,导出空间周期表达式,获得了光束相干半径的解析表达式,发现部分相干光光束的相干特性会随传播距离发生周期性的演化,并将圆形光束的讨论结果扩展到椭圆形光束中. 关键词： 空间孤子 部分相干光光束 相干半径     

光阑对高斯谢尔模型光束偏振特性的影响

根据光束的相干-偏振矩阵理论,应用柯林公式对部分相干光经光阑衍射后的轴向、横向偏振特性从近场区到远场区的演化规律进行了详细的数值计算。经研究表明,由于光阑的衍射效应,使得高斯谢尔模型光束的偏振出现非均匀分布,光束偏振度沿轴向、横向分布出现多峰振荡现象,并且随着光阑截断参数的减小、光束空间相干长度的增大和传输距离的增大,多峰振荡逐渐增强。光束在自由空间沿轴向传输时,在近场区偏振度分布均匀,与源平面相同,随着传输距离的增大和空间相干长度的减小,偏振度沿轴向分布逐渐增大,无振荡现象。     

部分相干平顶光束经光阑衍射的偏振特性

根据光束的相干-偏振矩阵和传输理论,对部分相干平顶光束经正多边形光阑衍射的偏振特性进行了系统的研究.给出了部分相干平顶光束偏振度传输公式,并将高斯-谢尔模型光束以及部分相干平顶光束在自由空间传输的偏振度作为特例统一于一般表达式中.研究表明：部分相干平顶光束经光阑衍射的偏振特性与光阑截断参数、光束的空间相干性、衍射角、传输距离、平顶光束的阶数有关. 关键词： 部分相干平顶光束 偏振特性 相干-偏振矩阵 正多边形光阑 光阑衍射     

强非局域非线性介质中的非相干孤子研究

本文从一维强非局域非线性模型出发,推导出非相干光满足的非线性薛定谔方程.按照相干密度描述方法,写出非相干光的描述方式,求出了非相干光孤子的形成条件和孤子形式,还得到了相干光和非相干光在强非局域非线性介质中形成孤子的临界功率,结果说明非相干光形成孤子时,需要更高的能量.当非相干光孤子的条件不满足时,非相干光束以呈现振荡行为.空间振荡周期仅与介质、入射的非相干光的光功率有关,而与光源的非相干角功率谱宽度及具体组分无关.同时,我们还数值模拟了这种非相干光束的振荡行为和单一组分、一对组分的非相干强度演化过程.     

Elliptic incoherent accessible solitons in strongly nonlocal media

We study the propagation of elliptic incoherent accessible solitons in strongly nonlocal media with noninstantaneous Kerr nonlinearity. For this soliton to exist, the coherence properties of the incoherent beam should be anisotropic. The total power of the incident beam should also equal to a critical value which depend on the beam width as well as the coherence properties. When initial parameters of the beam do not satisfy the existence conditions, the elliptic incoherent accessible solitons will undergo linear harmonic oscillation in different states. Corresponding properties are studied in detail.     

Elliptic incoherent solitons in strongly nonlocal media with anisotropic Kerr nonlinearity

The propagation of elliptic incoherent beam in strongly nonlocal media with noninstantaneous anisotropic Kerr nonlinearity is systematically investigated. Using the mutual coherence function approach, we obtain the existence curve of such solitons and an interesting outcome: correlation characteristics of the elliptic incoherent solitons can be anisotropic as well as isotropic. When the existence conditions of solitons are not satisfied, the elliptic incoherent beam will undergo periodic oscillation. Nonstationary evolution behaviors of the elliptic beam are shown in detail by numerical calculation. It is also obtained that the oscillation periods of the beam in x and y direction are different and the elliptic beam will become circular at some propagation distance under special conditions.     

Experimental investigation on partially coherent higher-order non-diffractive beams

We experimentally study the generation of a partially coherent non-diffractive beam by focusing a partially coherent vortex beam with an axicon. The investigation results show that when the partially coherent vortex beam is focused by the axicon, the beam is transferred into a partially coherent higher-order non-diffractive beam. In the non-diffractive zone, the transverse intensity distribution of the partially coherent higher-order non-diffractive beam is invariant during propagation. In addition, the range of the non-diffractive zone is related to the coherence of the partially coherent vortex beam. The poorer the coherence of the partially coherent vortex beam, the shorter the range of the non-diffractive zone.     

Space-time analogy for partially coherent plane-wave-type pulses

In this Letter we extend the well-known space-time duality to partially coherent wave fields and, as a limit case, to incoherent sources. We show that there is a general analogy between the paraxial diffraction of quasi-monochromatic beams of limited spatial coherence and the temporal distortion of partially coherent plane-wave pulses in parabolic dispersive media. Next, coherence-dependent effects in the propagation of Gaussian Schell-model pulses are retrieved from that of their spatial counterpart, the Gaussian Schell-model beam. Finally, the last result allows us to present a source linewidth analysis in an optical fiber communication system operating around the 1.55 microm wavelength window.     

部分相干平顶光束在梯度折射率介质中的传输特性

利用广义惠更斯-菲涅尔衍射积分方法,推导出部分相干平顶光束在梯度折射率介质中传输的交叉谱密度函数解析表达式,对部分相干平顶光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,并进一步讨论了介质梯度折射率系数、光束阶数以及光束相干性对传输特性的影响.结果表明,部分相干平顶光束在梯度折射率介质中传输时的轴上光强分布呈现周期性变化了,且周期由梯度折射率系数决定,而与光束相干性无关.光束阶数越高、相干性越好、介质梯度折射率系数越大,则在介质中的轴上峰值光强越大.并且,在光强峰值位置附近的光强分布随传输距离的变化非常剧烈.     

Coherent versus incoherent modulation of a resonant level: the effect of modulation noise on the propagation of light through quantum wells

The propagation of a weak light beam through a quantum well in the vicinity of an excitonic resonance that is modulated harmonically in time at terahertz frequency is considered. It is found that the reflection probability of the light beam is considerably different in the cases of purely coherent versus Gaussian incoherent terahertz modulation, even in the limit of long coherence times.     

Relation between different formalisms describing partially incoherent wave propagation in nonlinear optical media

It is shown that the Wigner formalism for describing propagation of partially incoherent waves in nonlinear media with slow medium response is equivalent to previously established methods based on coherent density theory, self-consistent multi-mode theory and the mutual coherence function approach.