LiNbO3晶体中光伏亮孤子实验研究

从理论上分析了具有不同Class常数的背景光在晶体折射率空间分布相对变化中的作用,得到了折射率改变为负的晶体中形成亮、暗光伏孤子的条件.以此为基础,用532nm的e光作信号光、488nm的o光作背景光并不断变化背景光和信号光的功率,首次在实验上观察到了LiNbO3:Fe晶体中亮光伏孤子的形成.     

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     

复色光光伏空间孤子

提出了双色信号光、单色背景光的光伏空间孤子理论,并获得了亮孤子解.用Cu:KNSBN晶体作介质,获得了复色信号光、单色背景光的复色光光伏空间亮孤子 关键词： 光伏空间孤子 复色光     

背景光光伏效应对屏蔽-光伏空间孤子的影响

在光伏晶体两端外加一恒定的直流偏压，背景光的光伏效应对形成屏蔽-光伏孤子的空间电荷场没有影响，但对晶体中的电流有影响.如果外电源的电动势是恒定的，则背景光的光伏效应与外电路的电阻协同起作用，可以通过晶体两端的电压降影响晶体中的空间电荷场，进而影响空间孤子的宽度.在一定的条件下甚至可以实现亮、暗孤子的转换. 关键词： 屏蔽-光伏 空间孤子 孤子宽度 亮暗孤子转换     

双色光光伏空间孤子的形成条件及其应用

以折射率改变为正的光伏晶体为例，讨论在其中形成双色光光伏空间孤子的条件-一般而言，在满足上述条件的情况下，双色光可以形成双色光亮孤子、双色光暗孤子、一亮一暗孤子-对于一个波长的光（ray2）单独不能形成亮孤子（它的Glass系数与背景光的Glass系数之比R2小于１）的情况，如果再加上一束另一个波长的光（ray1），且其Glass系数与背景光的Glass系数之比R1大于１，则在一定条件下，这个双色光中两个颜色的光可以都形成亮孤子-还讨论了ray1的光强对孤子宽度的影响- 关键词： 双色光 光伏 空间孤子 全光开关     

光伏暗孤子和灰孤子的自偏转

分别用数值法和微扰法研究了考虑背景光时光伏暗空间孤子的自偏转特性.与亮孤子不同，暗孤子光束中心的运动轨迹不为抛物线.在归一化的直角坐标系(ξ,ζ)中，暗孤子朝ξ>0的方向偏转；同时，暗孤子光束中心光强发生改变.通过调节晶体对信号光和背景光的有效光伏系数之比r或信号光光强可以控制它的自偏转.还用数值方法研究了灰空间孤子的自偏转特性，发现灰孤子光束自偏转特性依赖于横向初速度v.当v>0时，灰孤子光束朝ξ>0的方向 关键词： 光伏空间暗孤子 光伏空间灰孤子 扩散效应 自偏转     

自散焦向自聚焦转换中背景光作用的理论分析

理论分析了背景光辐照在光折变晶体中从自散焦向自聚焦特性转化过程中的作用,得到了R>1是不同类型（Δn<0和Δn>0）晶体中这种转变的条件.实验观察到了铌酸锂晶体中这种转变的现象.并依据Glass常量的光伏打效应表征意义,提出了光伏孤子形成过程中载流子的竞争效应模型.基于此,分析了折射率变化为负的光生伏打晶体在背景光和信号光Glass常量比大于1条件下的载流子竞争效应,得到了与实验现象和已知理论分析相一致的结论.研究表明,背景光引起的载流子竞争效应是影响晶体自散焦向自聚焦特性转换的内在物理本质.     

高阶耦合光伏空间孤子

采用数值模拟方法研究光折变晶体中的高阶耦合光伏空间孤子.该孤子可用包含两种频率的四束平行光入射到折射率改变为正的光折变晶体中形成.数值研究还发现，当入射光束为双曲正割光束时，在一定条件下可以模拟高阶耦合光伏空间孤子，而且，这种高阶耦合光伏空间孤子显示出光控光的特性.入射光束显著偏离左右对称会影响高阶耦合光伏空间孤子的实现. 关键词： 耦合光伏空间孤子 光控光     

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     

一维光伏空间灰孤子及其稳定性研究

从考虑背景光的光伏作用后的光束在光伏媒质中传播的方程出发,证明了在折射率改变为正的光伏媒质中也可以形成灰孤子。光束以灰孤子状态在光伏晶体中传播时,其横向相位必须具有一个与光强分布有关的形式分布,表达式为φ（s）=v[η-∫y^-2（η）dη],其中v是灰孤子的横向运动速度,η是无量纲化坐标,y（η）是归一化的光场振幅。分别讨论了光束灰度、光强振幅、信号光与背景光的有效Glass系数之比R对一维的光伏空间灰孤子宽度、横向总相移和横向运动速度的影响,并分析了光伏灰孤子的稳定性。当光束的灰度m为0时,这一理论可直接退化为光伏暗孤子的理论。     

Modulation instability of bright photovoltaic solitons on a partially incoherent background

We present the observation of incoherent anti-dark photovoltaic solitons in LiNbO₃:Fe crystal. This new class of soliton states involves bright photovoltaic solitons on a background beam meeting ?? > 1, where ?? is the ratio of background illumination photovoltaic constant to that of soliton beam. For ?? < 1, dark photovoltaic solitons are generated. Furthermore, this novel type solitons are investigated experimentally by injecting coherent light and partially coherent background of infinite extent. In case of spatial coherence of the background lower than the threshold of incoherent modulation instability, these results indicate that bright photovoltaic solitons can propagate in a stable fashion.     

背景光光伏效应对屏蔽—光伏空间孤子的影响

在光伏晶体两端处加一恒定的直流偏压，背景光的光伏效应对形成屏蔽－光伏孤子的空间电荷场没有影响，但对晶体中的电流有影响。如果外电源的电动势是恒定的，则背景光的光伏效应与外电路的电阻协同起作用，可以通过晶体两端的电压降影响晶体中的空间电荷场，进而影响空间孤子的宽度，在一定的条件下甚至可以实现亮、暗孤子的转换。     

温度对双光子亮光伏空间孤子演化特性的影响

基于扩散效应及暗辐射强度对温度的依赖关系,研究了温度对双光子光伏光折变介质中亮光伏空间孤子动态演化及自偏转特性的影响。将亮孤子作为入射孤子波,采用数值方法求解孤波演化方程,结果表明:在给定温度下,双光子光折变介质中可以形成稳定的亮光伏空间孤子,当介质的温度变化不大时,孤子将克服较小的扰动而保持稳定的孤子传播,当温度变化足够大时,孤子将变得不稳定甚至崩溃;在一定温度范围内,孤子中心的自偏转距离随着温度的升高而增加,在特定温度下达到最大值,之后随着温度的升高而减小。     

Higher-order space-charge field effects on the self-deflection of two-photon bright photovoltaic spatial solitons

We investigate numerically the effects of higher-order space-charge field on the self-deflection of bright photovoltaic spatial solitons in two-photon photovoltaic photorefractive crystals under steady-state conditions. The expression for an induced space-charge electric field, including higher-order space-charge field terms is obtained. The dynamical evolution equation is built in which the effects that arise from these higher-order terms are considered. Numerical results indicate that bright photovoltaic solitons can bend towards both the same direction as the crystal's c-axis and the opposite direction, respectively. Specifically, self-deflection cannot occur for bright photovoltaic solitons if the strength of the photovoltaic field and the intensity of the input beam are appropriately selected. Relevant examples are provided.     

非相干耦合的亮和暗光伏空间孤子对的偏转特性

采用数值方法研究了在一个具有扩散效应的光伏光折变晶体中的非相干耦合的亮和暗光伏空间孤子对的偏转特性.结果表明,由于非相干相互作用,晶体中的一个亮孤子和一个暗孤子互相俘获,且两个孤子的中心沿着相同的轨迹移动.发现,当亮孤子的入射峰值强度不变时,通过调节暗孤子的入射背景强度可以控制亮孤子的偏转;当暗孤子的入射背景强度处于一个特殊值时,亮孤子的偏转被抑制,而当暗孤子的入射背景强度偏离这个特殊值时,亮孤子发生偏转.同样,当暗孤子的入射背景强度不变时,其偏转可以通过调节亮孤子的入射峰值强度来控制.     

开路光伏空间孤子的动态行为

从理论上研究了开路情况下一维光伏空间孤子的时间演化过程.采用数值方法,通过研究有无背景光辐照下光伏空间亮(暗)孤子的含时空间电荷场,分别得到了光伏空间亮(暗)孤子的孤子波形强度微分方程.在此基础上研究了开路情况下通过增加均匀背景光辐照强度对光伏空间孤子及其半峰全宽的影响.结果显示,通过增加均匀背景光辐照强度,光伏空间孤子随时间的演化过程比没有均匀背景光时加快的倍数为均匀背景光强与暗辐照光强之比.光伏空间孤子的半峰全宽达到稳态所需的时间随孤子峰值强度和暗辐照与均匀背景光强度之和的比值的增大而变短.     

Low-amplitude Screening-photovoltaic Spatial Solitons in Biased Photovoltaic Photorefractive Crystals

The low-amplitude spatial solitons in biased photovoltaic photorefractive crystals are investigated theoretically. The analytical solutions for both the bright and the dark low-amplitude screening-photovoltaic spatial solitons in photorefractive crystals are obtained. The expressions for the width of these solitons are given. The explicit expressions for the spatial deflection and angular deviation of the bright low-amplitude screening-photovoltaic spatial soliton are also presented by taking into account the effect of diffusion.     

Low-amplitude Screening-photovoltaic Spatial Solitons in Biased Photovoltaic Photorefractive Crystals

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｓｐａｔｉａｌｓｏｌｉｔｏｎｓｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐａｓｔｙｅａｒｓ[1～ 11] .Ｔｈｅｙｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｓｕｂｊｅｃｔｓｉｎｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃｓ .Ｕｐｏｎｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ,ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓｃａｎｓｅｔｕｐｓｐａｃｅ ｃｈａｒｇｅｆｉｅｌｄｉｎｃｒｙｓｔａｌｓ,ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｉ…