梯度折射率非局域介质中空间孤子振荡行为研究

应用等效粒子近似方法研究了光学空间孤子在带有局域和非局域非线性横向非均匀介质中的传输动力学行为.发现孤子在传播过程中横向的周期性振荡.折射率调制幅度和波导的归一化宽度决定了振荡周期的大小.介质的非局域对振荡振幅有着较小的影响.模拟了孤子传输过程,所得数值结果与理论分析符合很好.此外,模拟传输还发现多孤子束缚态能够在这个模型中稳定传播.这种振荡特性或许可以应用于光学路由器、转换器、开关等.     

椭圆强非局域空间光孤子

对傍轴椭圆高斯光束在具有椭圆对称响应特性的强非局域非线性介质中的演化规律进行研究，得到了光束各参量演化的精确解析解，分析了单向空间光孤子和强非局域椭圆空间光孤子的形成条件，发现了椭圆光孤子的相移与介质响应函数的椭圆率有关. 关键词： 椭圆对称强非局域响应介质 椭圆强非局域空间光孤子 相移     

线性电介质和中心对称光折变晶体界面表面波的研究

报道了中心对称光折变晶体与线性电介质界面表面波的形成及能量变化. 通过调节传播常数和波导参数的方法,可以得到非局域、振荡、局域三种类型的表面波. 波导参数和传播常数之差大于阈值时,线性电介质和中心对称光折变晶体界面可以形成局域表面波. 波导参数为正值时,局域表面波主要聚集在中心对称光折变晶体内,随着传播常数的增大,波能量随之单调递增,表面波可以稳定传播. 在给定的条件下,调节决定非线性作用强度的可变参量可以控制局域表面波模的阶数和传播波形. 关键词： 非线性光学 中心对称光折变晶体 表面波     

(1+2)维空间光孤子在非局域克尔介质中的传输特性

 从非局域非线性薛定谔方程出发，采用分步傅里叶算法数值讨论了在一定的非局域程度条件下，（1+2）维空间光孤子的传输特性， 数值求解了光孤子各特性参量。假定非局域克尔介质的响应函数为高斯型，得出了在一定的非局域程度条件下空间光孤子的数值解，并数值证明了它们的稳定性。结果表明:（1+2）维光孤子对非局域程度依赖性很强。在一定的非局域程度下，光束能以光孤子态在非局域克尔介质中稳定传输。强非局域时，光孤子的波形是高斯型，其它的非局域程度下，不是高斯型。当非局域程度较弱时，不存在孤子解。     

强非局域光晶格中空间孤子的脉动传播

根据强非局域结构中空间孤子的演化方程——非局域非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法,对一维强非局域光晶格结构中空间孤子的脉动传播进行数值研究.分析了孤子的初始光束能量、非局域程度、光晶格调制强度、光晶格周期以及线性折射率的纵向调制率与空间孤子的脉动传播周期之间的关系,并对影响脉动传播的内在物理机制进行了讨论.同时,还研究了在线性折射率纵向调制情况下强非局域光晶格结构中空间孤子传输的开关行为. 关键词： 非局域非线性薛定谔方程 光晶格 空间孤子 光开关     

双光子光折变介质中光伏空间孤子

基于双光子光折变介质中空间孤子的统一理论,采用数值模拟的方法,比较了双光子光伏光折变介质中开路光伏空间孤子、短路光伏空间孤子和闭路光伏空间孤子的特性.结果表明:双光子光伏光折变介质中,闭路暗光伏孤子所需非线性要比开路暗光伏孤子所需非线性小,同时暗光伏空间孤子的半峰全宽随着负载电阻的增加而加宽;亮光伏空间孤子的形态与负载电阻基本无关.     

闭路光伏光折变聚合物中非相干耦合亮-暗空间孤子对

为了得到闭路光折变有机聚合物中存在非相干耦合亮-暗光伏空间孤子对,采用数值模拟的方法,对稳态情况下两束互不相干的光束,在闭路光伏光折变有机聚合物中的传播进行了研究。结果表明,具有相同偏振和相同波长的两束互不相干的光束,可在光伏光折变有机聚合物中形成非相干耦合亮-暗光伏孤子对。在给定适当参量或扰动不太大的情况下,孤子对中的亮孤子和暗孤子都能在光伏光折变有机聚合物中稳定传播。研究结果可为光折变有机聚合物空间孤子理论的发展提供理论依据。     

非局域克尔介质中厄米高斯光束传输的变分研究

在非局域非线性克尔介质中,通过对介质实对称响应函数的泰勒展开,简化了非局域非线性薛定谔方程所对应的Lagrange密度,进而利用变分法对光束的传输问题进行了分析.求出试探解各个参量的演化方程并得到了自聚焦介质中的厄米高斯型光束的精确解析解,当输入功率达到临界功率时,即形成高阶空间光孤子(厄米高斯孤子),其最低阶(基模光孤子)就是高斯孤子.通过数值模拟发现解析解与数值解符合得很好. 关键词： 非局域克尔介质 变分法 厄米高斯光束 空间光孤子     

不同非局域程度条件下空间光孤子的传输特性

光束在非局域非线性介质中传输由非局域非线性薛定谔方程描述.讨论了在不同非局域程度 条件下，空间光孤子的传输特性.提出了一个基于分步傅里叶算法数值求解孤子波形和分布 的迭代算法.假定介质的非线性响应函数为高斯型，得出了在不同非局域程度条件下空间光 孤子的数值解，并数值证明了它们的稳定性.结果表明，不论非局域程度如何，光束都能以 光孤子态在介质中稳定传输.光孤子的波形是从强非局域时的高斯型过渡到局域时的双曲正 割型，形成孤子的临界功率随非局域程度的减弱而减小，光孤子相位随距离线性增大，相位 的变化率随非局域程度的减弱而减小. 关键词： 非局域非线性薛定谔方程 空间光孤子 临界功率 相位     

有偏压中心对称光折变晶体中的屏蔽孤子

给出了中心对称光折变晶体中屏蔽孤子的高阶空间电荷场.当高阶项可以忽略时，这个电荷场就变为早前在中心对称光折变晶体中研究的屏蔽孤子的空间电荷场.研究了中心对称光折变晶体中屏蔽孤子的高阶非线性波动方程.在适当的条件下，这个非线性波动方程能够展示明暗空间光孤子.这类晶体不同于非中心对称晶体，其非线性折射率的改变来源于二次电光效应，而不是一般的线性电光效应.应用光束传播的方法，对这些孤子的稳定性进行了讨论.表明在小的微扰下这类孤子是稳定的，不会发生分裂.     

Optical solitons supported by finite waveguide lattices with diffusive nonlocal nonlinearity

We investigate the properties of fundamental, multi-peak, and multi-peaked twisted solitons in three types of finite waveguide lattices imprinted in photorefractive media with asymmetrical diffusion nonlinearity. Two opposite soliton self-bending signals are considered for different families of solitons. Power thresholdless fundamental and multi-peaked solitons are stable in the low power region. The existence domain of two-peaked twisted solitons can be changed by the soliton self-bending signals. When solitons tend to self-bend toward the waveguide lattice, stable two-peaked twisted solitons can be found in a larger region in the middle of their existence region. Three-peaked twisted solitons are stable in the lower (upper) cutoff region for a shallow (deep) lattice depth. Our results provide an effective guidance for revealing the soliton characteristics supported by a finite waveguide lattice with diffusive nonlocal nonlinearity.     

Localized surface waves at the interface between the linear dielectric and photorefractive medium with drift and diffusion nonlinearity

We consider the propagation of the laser beam near the interface between the linear dielectric and photorefractive medium with drift and diffusion nonlinearity. We demonstrated the possibility of the surface waves formation, found the profiles of such surface modes and investigated waveguiding properties of the dielectric-photorefractive medium boundary. The effective particle theory was used to derive an ordinary differential equation that describes the beam center trajectory during the reflection from the interface.     

Surface dark screening solitons

We report on the existence of surface dark screening solitons at the interface between a dielectric medium (air) and a self-defocusing nonlinear material, taking advantage of photorefractive diffusion and drift nonlinearities. It is very interesting that a surface dark soliton is just like half of a dark soliton in bulk, but not a whole dark soliton propagating along surface. The excitation, propagation, and stability of this type of soliton are studied by using the beam-propagation method. Another interesting thing is that this type of dark soliton can be excited by a planar light beam without a necessary dark notch.     

非局域高次非线性介质中的多极暗孤子

研究一维非局域三-五次非线性模型下,暗孤子和多极暗孤子的新解和传输特性.发现非局域程度和非线性参量变化对暗孤子的峰值和束宽产生影响,并且在特定的竞争非局域非线性参数下存在稳定基态暗孤子和多极暗孤子的束缚态.另外,讨论了在局域自聚焦三次和非局域自散焦五次非线性介质中暗孤子和两极暗孤子的传输特性,发现孤子比在自散焦三次和自聚焦五次的非线性介质中传输更加稳定.进一步研究了单暗孤子和三极暗孤子的功率与传播常数和非局域程度的关系,并讨论了不同类型暗孤子的线性稳定性问题.     

非局域暗孤子及其稳定性分析

由于其在通信领域潜在的应用前景, 非局域空间孤子一直是研究热点. 但空间非局域暗孤子由于其边界的特殊性, 对其特别是稳定性方面研究甚少. 提出了非局域暗孤子稳定性分析理论, 并对热非线性体介质中1+1维基态和二阶暗孤子的稳定性进行了数值分析和研究, 得到了稳定性图. 从稳定性分析图可知: 在热非线性体介质中, 1+1维基态暗孤子在其存在区域总是稳定的, 而1+1维二阶暗孤子是震荡不稳定的, 其不稳定区域的宽度与传播常数以及介质的非局域程度有关. 为了验证非局域暗孤子稳定性分析理论的正确性, 对加噪声初始输入的传输进行数值模拟得到了传输图, 传输图表明稳定性分析理论的正确性. 关键词： 非局域 稳定性 暗孤子     

Gap solitons supported by optical lattices in photorefractive crystals with asymmetric nonlocality

We address the impact of the asymmetric nonlocal diffusion nonlinearity of gap solitons supported by photorefractive crystals with an imprinted optical lattice. We reveal how the asymmetric nonlocal response alters the domains of existence and the stability of solitons originating from different gaps. We find that in such media gap solitons cease to exist above a threshold of the nonlocality degree. We discuss how the interplay between nonlocality and lattice strength modifies the gap soliton mobility.     

非局域非线性介质中空间暗孤子的理论和实验研究

对非局域非线性介质中的空间暗孤子进行了研究.理论上运用牛顿迭代法求解非局域非线性薛定谔方程,得到了不同传播常数下的非局域空间暗孤子的数值解,发现在任何非局域程度以及任何传播常数条件下,都存在暗孤子的解,而且孤子的束宽与非局域程度存在一定的关系.实验上,在染料溶液中观测到了空间暗孤子在非局域非线性介质中的形成.利用输入功率所引起的非线性效应强度的变化,分析了背景光波形对暗孤子的影响,数值模拟结果与实验结果相符合. 关键词： 非局域非线性 空间暗孤子     

Wobbling phenomena with logarithmic law nonlinear Schrödinger equations for incoherent spatial Gaussons

We apply the equivalence particle principle to several nonlinear Schrödinger equations (NLSEs) that model the propagation of a spatial beam with logarithmic law nonlinearity. Using this principle, expressions for acceleration, spatial frequency, spatial period and other variables for a spatial soliton can be derived from the solution of the homogenous NLSE with logarithmic law nonlinearity. These results agree well with numerical simulations of the perturbed NLSE. We show that if the expression of the acceleration is bounded this means the spatial soliton propagates with a swing effect.     

线性和二次电光效应共同主导的非相干耦合空间孤子族

基于加偏压的单光子光折变晶体,理论推导了线性和二次电光效应共同主导下的亮孤子族和暗孤子族的解,数值研究了亮孤子族和暗孤子族的强度包络和稳定特性,讨论了线性和二次电光效应在孤子族形成中的不同作用.结果表明:线性和二次电光效应的相互作用能够增强亮孤子族的光折变非线性,而减弱暗孤子族的光折变非线性.此外,在传输过程中,亮孤子族的各个分量能够稳定传输;暗孤子族各个分量在较长传输距离时表现出不稳定性.     

Oscillatory behavior of spatial soliton in a gradient refractive index waveguide with nonlocal nonlinearity

Oscillatory behavior of spatial solitons in a transverse parabolic gradient refractive index distribution (GRIN) waveguide with both local and nonlocal nonlinearity is investigated. Dynamics of such solitons are analyzed by the effective-particle approach method. For weak nonlocal nonlinearity, solitons oscillate in transverse direction periodically during propagation. The normalized width and maximum of refractive index variation of the waveguide play a key role in determining the oscillating period while the position of soliton oscillatory center is slightly influenced by the nonlocal nonlinearity. Stronger nonlocal nonlinearity leads to instability of the oscillatory solitons. Furthermore, the dynamics of the solitons are simulated numerically and good agreements are obtained between the analysis and numerical results. This behavior may be used in all-optical routers, switches etc. PACS 42.65.Tg; 42.65.Jx; 42.65.Wi