亮孤子在宇称时间对称波导中的传输和控制

基于光波在宇称-时间(PT)对称波导中传输的理论模型, 数值研究了亮孤子在呈高斯分布的PT对称克尔非线性平板波导中的传输和控制. PT对称波导, 要求波导的折射率分布呈偶对称, 而增益/损耗分布呈奇对称. 结果表明: 当波导的折射率分布强度为正时, PT对称波导的中心折射率最大, 即使没有自聚焦克尔非线性效应, PT对称波导也可以束缚光波, 形成波浪形光束且长距离传输; 当折射率分布强度为负时, PT对称波导的中心折射率最小, 光波的传输方向发生偏移. 而增益/损耗分布可控制光波的偏移方向: 增益/损耗分布强度为正, 光波向左偏移; 强度为负, 光波向右偏移; 强度为零时, 光波被分为两束. 且当折射率分布强度为负时, 可以很好地抑制相邻亮孤子间的相互作用. 该研究结果可为未来PT对称波导在全光控制方面的应用提供一定的理论依据.     

暗-暗与亮-暗光伏孤子相互作用

用数值方法分析了平行传播异色光伏暗孤子之间及亮-暗孤子之间的相互作用.结果表明，光伏暗孤子共轴传播能在有限的距离内保持准孤子形态，靠近传播时存在着相互吸引的作用 ，而相距较远传播时表现为一孤子暗区使另一孤子的缓变光场部分发生局部会聚作用.光伏暗孤子与亮孤子的相互作用随距离的不同可使亮孤子光强分布变尖锐或变平缓，以及使亮孤子发生能量转移.从两束信号光共同引起折射率波导这一物理机理对光伏孤子这些相互作用给出定性物理解释. 关键词： 光伏空间孤子 暗孤子 亮孤子 相互作用     

闭路光伏灰孤子诱导的波导

理论分析了闭路光伏晶体中灰孤子诱导的波导.研究发现,闭路光伏灰孤子诱导的波导在不同孤子灰度值,电流密度和光强比率下均为单模,文中光强比率指孤子峰值强度与暗辐射之比.研究结果解释了闭路光伏灰孤子限制在中心的能量随着电流密度的增加而增加,随着孤子灰度值和光强比率的增加而减小.文章还提供了光伏晶体的相关例子.     

K-Na离子交换单模平面波导的制备及其表征

通过K-Na离子交换技术制备了多模玻璃平面波导.采用棱镜耦合技术测量了波导的有效折射率,用IWKB方法拟合得到K-Na离子交换波导的折射率分布符合高斯分布,由色散曲线得到单模波导的制备条件(即扩散深度范围),从而得出单模波导的离子交换时间范围,制备出单模波导,并通过求解WKB色散方程得出单模波导的表面折射率.用普通数码相机,通过对离子交换平面玻璃光波导传输线进行数字成像,根据传输线上的光强分布拟合出光强传输衰减曲线,计算出单模波导的传输损耗大约为0.4 dB/cm.     

复色光伏孤子的稳定性

给出求解复色孤子半高宽的近似方法，该方法对分析复色光束的演化提供一个定性的基础 .进一步的数值模拟结果表明，当入射双曲正割光束满足复色光伏孤子半高宽与中心光强的 关系时，双曲正割光束在晶体中的传播就非常接近孤子，表明复色光伏孤子对于小的微扰是 稳定的.此外，复色光伏孤子对于小的轴偏离具有较好的稳定性；复色光伏孤子对因温度微 扰引起折射率变化的情况也具有较好的稳定性.一般情况下，初始光强分布接近复色光伏孤 子光强分布的两束光的光强在传播过程中不断地起伏，形成呼吸状结构，但如果入射面处的 光强明显偏离孤子的光 关键词： 复色光伏空间孤子 稳定性     

罗森莫尔斯势宇称时间对称波导中的孤子

本文基于光波在宇称时间对称波导中传输的理论模型，数值研究各阶亮孤子在罗森莫尔斯势宇称时间对称波导中的传输特性。宇称时间对称波导的折射率分布对光具有线性聚焦作用，而增益/损耗分布可以引起光束能量的横向流动。研究结果表明：当折射率调制深度为正时，一阶亮孤子在该波导中传输形成波浪形光束。当折射率调制深度为负时，一阶亮孤子分裂形成两束光，一束光发生弥散，另一束光以一定的速度向前传输，而增益/损耗调制深度会影响分裂后光束的传输行为；二阶亮孤子在较低的增益/损耗调制深度下传输形成稳定的呼吸光束；三阶亮孤子在传输过程中出现光波周期分裂与会聚现象；四阶及其以上高阶亮孤子在该波导中都不能稳定传输。此研究结果可为宇称时间对称在光波导中的应用提供一定的理论依据。     

独立空间孤子对研究新进展

本刊讯 空间光孤子产生的非线性机制有多种，归纳起来大致可分为两类：一类是自相位调制自聚焦机制，这种情况下一束光入射到非线性介质中，材料的折射率会发生变化，在材料中形成类似透镜的效应，即光束中心处折射率比光束边缘处的折射率大，这种折射率分布就在材料中形成折射率梯度变化的波导，当引起该波导的光束正好也是该波导的一种传导模式时，光束就可以在材料中稳定传输形成哈密顿孤子；     

光波导折射率分布的数值计算法

介绍了光波导折射率分布的数值计算法，采用该方法，可由光波导输出端面的二维光强分布得到的其折射率差的二维分布和沿ｘ，ｙ方向的线分布，文中给出了Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３光波导沿垂直于基片表面方向的折射率差分布的测量结果。     

光诱导平面波导阵列中离散空间光孤子的相干相互作用

采用Petviashvili迭代法对光诱导平面波导阵列中的一维离散空间光孤子进行求解,利用分步束传播法对离散空间光孤子间的相干相互作用进行了详细的数值模拟.探讨了离散孤子间的相位差、孤子光强、波导阵列写入光的强度和周期以及外加电场对相互作用过程的影响.结果表明：离散孤子间的相位差对相互作用的影响与连续介质中的情况类似,不同相位差情况下的相互作用也表现为吸引、排斥以及能量转移等现象.同时,离散孤子间的相干相互作用过程(如融合距离和排斥间距等)均会受到孤子光强、波导阵列写入光的强度和周期以及外加电场大小的影响 关键词： 光诱导平面波导阵列 离散空间光孤子 相干相互作用     

电光有机聚合物多模干涉分束器

分束器是光纤通信系统中光无源网络和光子集成回路的重要器件.1×2 MMI(multimode interferences)电光有机聚合物分束器是利用自成像效应设计的.分析了1×2 MMI 的工作原理.利用有效折射率方法(effective index method,EIM)计算出1×2 MMI 三维多模脊形波导的有效折射率分布.利用自成像效应的成像规律计算出成像位置并用导模传输分析法(guided-mode propagation analysis,MPA)对输出波导的光强进行模拟.分析表明:在波长为 1.55μm 的情况下,1×2 MMI 的输出波导的光强在未加电极时可以实现预定分束比输出;加上电极之后,由于电光效应可调控有机聚合物波导折射率的改变,利用有限差分光束传播法模拟输出波导的分束比可在7.6 dB 范围内可调.     

光折变有机聚合物中的双色光空间孤子

对光折变有机聚合物中的双色光空间孤子进行了理论分析,证明双色信号光的两个频率成分相互作用可以在折射率改变为正的光折变有机聚合物中形成暗暗和亮暗空间孤子,在折射率改变为负的光折变有机聚合物中形成亮亮和亮暗空间孤子。与单色光孤子的情况不同,对于双色光孤子情况,通过与一形成暗孤子的频率成分相互作用,另一频率成分在折射率改变为正的有机聚合物中也可形成亮孤子;通过与一形成亮孤子的频率成分相互作用,另一频率成分在折射率改变为负的材料中也可形成暗孤子。     

无偏压的串联光折变晶体回路中高斯光束传播特性调节

根据串联光折变晶体回路中独立空间孤子对理论,研究了明暗孤子对之间的相互依赖特性.假设一束暗孤子波和一束高斯光束分别入射到回路中两块晶体上,利用数值计算方法讨论了改变其中暗孤子光束的强度对高斯光束在另外一个晶体中传播特性的影响.结果表明,调节暗孤子的强度能够影响高斯光束的传播特性,可以决定高斯光束在晶体中是否能够演化为稳定传播的明孤子波 关键词： 非线性光学 光折变效应 光折变空间孤子对 高斯光束     

One-dimensional optical bright screening photovoltaic photorefractive solitons, soliton pairs and incoherent interaction between them in BaTiO3 crystal

By the use of theory of optical solitons, nonlinear equations governed by screening photorefractive photovoltaic solitons are introduced. By means of numerical methods, intensity profile, refractive index change of the media and also stability under propagation are investigated. Self-bending of solitons under first-order diffusion is also studied. Besides, incoherent coupled bright-bright soliton pairs and incoherent interaction are studied.     

单轴晶体的光程差和Lyot型滤光器的视场

 建立了以光线入射方向和晶体光轴方向为基准的入射坐标系，利用波法线反曲面方程和电磁场在晶体折射界面处切向分量连续性的边界条件，得到了晶体中波法线方向、射线方向、波法线折射率和射线折射率的表达式。从非常光的射线方向和射线折射率出发，得到了在任意的晶体光轴方向和入射角条件下，光通过单轴晶体后寻常光、非常光的光程差表达式。对Lyot型滤光单元的透射率和视场进行了计算分析后发现，滤光单元的透射率随光线入射角的变化呈现一定的周期性，视场随光轴倾角的增大而减小。得出了透射率和视场随光轴倾角(光轴与晶体表面的夹角)和光线入射角(光线在晶体表面的入射角)的变化规律。讨论了通过改变晶体倾角实现滤光器调谐和补偿晶体厚度加工误差等技术问题。     

Evolution of Bright Screening-photovoltaic Spatial Optical Solitons

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｓｐａｔｉａｌｓｏｌｉｔｏｎｓｉｎｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｍｅｄｉａｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｔｈｅｐａｓｔｆｅｗｙｅａｒｓ[1～ 10 ] .Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ,ｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｓｃａｌａｒｓｏｌｉｔｏｎｓ ( ｑｕａｓｉ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ[1～ 3 ] ,ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ[4～ 8] ａｎｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｏｌｉｔｏｎｓ[9～ 10 ] )ｈａｖｅｂｅｅｎ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄａｎｄｆｏｕｎｄ .Ｓｏｆａｒ ,ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｏｌｉｔ…     

高斯光束孤波演化过程中的自偏转

研究了无耗晶体的扩散效应对高斯光束在光伏光折变晶体中孤波演化特性的影响。结果表明，对于给定的与晶体参量匹配的高斯光束，晶体的扩散效应将造成高斯光束孤波演化的自偏转，而且其自偏转过程与同参量的屏蔽光伏明孤子的自偏转过程具有极其类似的特征。同时发现，高斯光束的波形即光束的横截面对其孤波演化的自偏转影响最大。比较了高斯光束孤波演化的自偏转与明孤波自偏转的理论曲线，结果表明，对于匹配的高斯光束，其自偏转程度与解析计算结果非常接近。     

Modification of Photorefractive Waveguides in Lithium Niobate by Guided Beam for Optical Dynamic Interconnection

We investigate experimentally and numerically a novel method of modifying photorefractive waveguides in a lithium niobate crystal by a guided beam. The guided beam with a strong optical power can change the refractive index of the photorefractive waveguide because of the photorefractive effect. The modification of waveguide structure can be utilized for optical dynamic interconnection. Changes of optical characteristics of a probe beam caused by a modification beam are investigated. Experimental results show that the transmitted power or the peak intensity of the probe beam decreases exponentially as a function of total exposure energy of the modification beam. We also numerically analyze the refractive index change caused by the modification beam in the photorefractive waveguide. The numerical results show good agreement with the experimental results.     

Incoherently coupled spatial soliton families in biased two-photon photorefractive crystals with both the linear and quadratic electro-optic effect

Different from the cases discussed preciously, nonlinear changes of refractive index in the photorefractive materials are influenced by both the linear and quadratic electro-optic effect simultaneously now. Here we present the evolution equations of one-dimension incoherently coupled spatial soliton families due to two-photon effect in biased photorefractive crystals with both the linear and quadratic electro-optic effect and discuss their existence conditions and properties in detail. Our analysis indicates that these soliton families can exist in all three possible realizations： dark-dark, bright-bright and dark-bright provided that the incident beams have the same polarization, wavelength and are mutually incoherent. Finally, the stabilities of these soliton families have been discussed by means of beam propagation methods.     

Morse势阱中线性和三阶非线性光折射率的改变

利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法,导出莫尔斯（Morse）势阱中线性和三阶非线性光折射率改变的解析表达式,并以典型的GaAs／AlGaAs Morse势阱为例进行数值计算。数值结果表明,随着入射光强度增强,总的折射率改变将减少;随着势阱参数a的增大,总的折射率改变将减小;而随着载流子浓度的增加,总的折射率改变将增加。结果表明要获得较大的折射率改变,则需选取较小的入射光强度,较小的参数a,较大的载流子浓度,从而为实验研究提供理论依据。     

LN晶体自散焦到自聚焦转换的耦合理论分析

对铌酸锂晶体进行了三阶非线性折射系数测量的Z扫描实验和光折变非线性系数测量的时间扫描实验。为了分析时间分辨扫描曲线的特点，基于非线性介质中光折变非线性与三阶非线性光学效应的耦合作用，引入非线性折射率随时间变化的表达式，分析了空间亮孤子的形成过程，进而揭示了其在一定条件下从自散焦到自聚焦转换的动态行为的物理机制,得到了与实验现象相一致的结论，并说明了自聚焦光折变晶体中可能存在稳定的暗空间孤子。