复宗量Laguerre-Gauss光束在强非局域非线性介质中的传输

研究得到了偏离束腰入射的复宗量Laguerre-Gauss光束在强非局域非线性介质中传输的解析表达式,并且得到了其二阶矩束宽的解析解.通过例子研究了偏离束腰入射的复宗量Laguerre-Gauss光束在强非局域非线性介质中传输性质.结果表明：非(0, m)模的复宗量Laguerre-Gauss光束的光束形状随着传输而发生改变,并以Δz=πz_c为周期做周期性演化.而(0,m)模复宗量Laguerre-Gauss光束在演化过程中则形状保持不变,仅改变光束宽度;不论功率多大,在偏离束腰入射条件下总是表现为呼吸子;只有当其为束腰入射,并且入射功率等于临界功率时才能形成孤子. 关键词： 强非局域非线性 复宗量Laguerre-Gauss光束 二阶矩束宽 空间光孤子     

椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性

研究了傍轴椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性，得到了其各参量的演化方程 及其精确解析解.通过对束宽演化方程及其精确解析解的进一步分析，发现傍轴椭圆高斯光 束在强非局域非线性介质中传输时，两横向方向束宽作周期性变化.不管初始功率为多大， 光束都将周期性的由椭圆高斯光束演化为圆对称高斯光束，再由圆对称高斯光束演化为椭圆 高斯光束；并且在演化的过程中，椭圆的半长轴和半短轴会作周期性交替变化.另外，在一 定初始功率下，傍轴椭圆高斯光束可以保持某一横向方向的束宽不变，得到光孤子. 关键词： 强非局域非线性介质 非局域非线性薛定谔方程 椭圆高斯光束 参量演化方程 空间孤子     

复宗量Laguerre-Gauss光束在强非局域非线性介质中的传输

研究得到了偏离束腰入射的复宗量Laguerre-Gauss光束在强非局域非线性介质中传输的解析表达式,并且得到了其二阶矩束宽的解析解.通过例子研究了偏离束腰入射的复宗量Laguerre-Gauss光束在强非局域非线性介质中传输性质.结果表明：非(0, m)模的复宗量Laguerre-Gauss光束的光束形状随着传输而发生改变,并以Δz=πz_c为周期做周期性演化.而(0,m)模复宗量Laguerre-Gauss光束在演化过程中则形状保持不变,仅改变光束宽度;不论功率多大,在偏离束腰入射条件下总是表现为呼吸子;只有当其为束腰入射,并且入射功率等于临界功率时才能形成孤子.     

强非局域非线性介质中光束传输的空间光孤子解

利用1+2维Snyder-Mitchell模型讨论了柱坐标系下光束传输过程，得到了强非局域非线性介质中光束稳定传输的拉盖尔高斯型解，即空间光孤子解，并得到了入射光束稳定传输的临界功率.图示展现了几个低阶光孤子解，并发现了强非局域非线性介质中存在圆环形光孤子. 关键词： 强非局域非线性介质 拉盖尔高斯(Laguerre-Gauss)解 高阶空间光孤子     

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     

亚强非局域介质中的超高斯空间光孤子族研究

研究了亚强非局域介质中超高斯光束的传播特性.运用变分法,对任意实对称响应函数泰勒级数展开取至四阶,得到了1+1维亚强非局域非线性介质中光束传输的超高斯光束的近似分析解.分析结果表明：束宽解是椭圆雅可比双周期函数,相移、空间啁啾以及临界输入功率都正比于超高斯光束的阶数.提出了超高斯空间光孤子族模型和准方波形空间光孤子的实现可能性.     

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     

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     

(1+2)维强非局域空间光孤子的相互作用

强非局域空间光孤子是指满足强非局域条件的空间孤子.在Snyder和Mitchell工作的基础上，获得了不共面对称斜入射(1+2)维强非局域空间光孤子对相互作用问题的精确解析解.结果表明，光束初始中心距离在大范围尺度内变化时，双孤子的演化都能形成类似DNA结构的稳定缠绕，这种稳定缠绕的结构与双孤子的初始相位差无关；光束中心在横截面上的投影轨迹一般是一个斜椭圆，通过改变两光束的初始中心距离和倾斜度可以控制该椭圆轨迹的变化.指出了利用(1+2)维强非局域空间光孤子的相互作用特性实现平面全光开关和全光互联的潜在可能性. 关键词： (1+2)维非局域非线性介质 空间光孤子的相互作用 全光开关 全光互联     

竞争非局域非线性向列相液晶中亮孤子

针对热效应的非局域程度和分子取向效应的非局域程度不等的情况,利用JUNG P S等提出的模型研究了具有竞争非局域非线性效应的向列相液晶中的亮孤子特性.通过变分法得到光束振幅、宽度、啁啾和位相等参数随传输距离的变化规律,即光束振幅和宽度与入射光的功率息息相关,光束宽度随热非局域程度增加单调递减,随热非线性系数增加单调递增.在此基础上给出和入射光束功率密切相关的势能函数.利用势能函数预言了入射光束功率越大亮孤子宽度越小.通过解变分方程组可得,入射光功率为4或8时,光束宽度均随传输距离周期性震荡.这两个震荡趋势有明显的区别,功率为4时光束传输过程中宽度始终大于或等于初始宽度,功率为8时光束传输过程中宽度始终小于或等于初始宽度.该变化规律与数值仿真结论一致.     

Propagation of four-petal Gaussian beams in strongly nonlocal nonlinear media

The propagation of four-petal Gaussian beams in strongly nonlocal nonlinear media has been studied. The analytical solution and the analytical second-order moment beam width are obtained. For the off-waist incident and the waist incident cases, the intensity pattern evolves periodically during propagation in strongly nonlocal nonlinear media. Under the off-waist incident condition, the second-order moment beam width varies periodically during propagation, whatever the input power is. But under the waist incident condition, there exists a critical power. When the input power equals the critical power, the second-order moment beam width remains invariant, otherwise the second-order moment beam width varies periodically. Numerical simulations based on the nonlocal nonlinear Schrödinger equation are carried out for comparison with the theoretical predictions. The results show that the numerical simulations are in good agreement with the analytical results in the case of strong nonlocality.     

Evolution of Anomalous Hollow Gaussian Beams in Strongly Nonlocal Nonlinear Media Under the Off-Waist Incident Conditions

We investigate the evolution of anomalous hollow Gaussian beams in strongly nonlocal nonlinear media under the off-waist incident condition. We obtain analytic expressions of the beam propagation, the on-axis intensity, and the beam width and curvature. We perform some numerical simulations to illustrate the propagation properties of anomalous hollow Gaussian beams. The results show that, under the off-waist incident condition, the beam evolution is always periodic, whatever the input power is, being different from that under the on-waist incident condition. We discuss the influences of the input power and the departure distance on the propagation properties and present the physical reasons.     

强非局域介质中高斯型损耗空间光孤子

 利用变分法研究了1+1维傍轴高斯光束在含有小损耗的强非局域非线性介质中的传输特性，得到了光束各参量的演化方程、束宽的演化规律和一个临界功率。在介质损耗足够小的前提下，当光束初始功率等于临界功率时，得到了一个束宽随传输距离缓慢展宽的准空间光孤子——损耗空间光孤子；当光束初始功率小于临界功率时，光束束宽则按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数作准周期展宽变化；当光束初始功率大于临界功率时，光束束宽将从按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数作准周期压缩变化过渡到按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数准周期展宽变化。     

Sine Hollow Solitons and Breathers in Nonlocal Media

The nonlocal nonlinear Schrödinger equation (NNLSE) describes the propagation dynamics of optical beams in nonlinear media with a spatial nonlocal response. Based on NNLSE, we obtain the generalized sine hollow solitons and breathers and show that the transverse intensity evolutions of them are always periodical. However, if the incident power takes a critical value, the beam width can remain invariant during the propagation, just like the solitons. Otherwise, the beam width varies periodically, just like the breathers. We investigate the evolution characteristics for both cases analytically and numerically in detail.     

(1+1)维非局域非线性介质的边界对表面孤子的影响

对非局域非线性介质中, (1+1)维表面亮孤子进行了研究, 主要考虑了边界对孤子的影响. 首先, 在归一化系统中, 对于给定的边界条件, 求出了表面孤子的解析解, 得到了表面孤子的临界功率和平衡位置. 其次, 在数值模拟中, 发现当样品宽度太小时, 受到边界影响而很难形成表面孤子, 只有当样品宽度足够大时, 边界对孤子的影响可以忽略, 从而形成稳定传输的孤子, 并与解析的结果相似. 此外, 还考虑了在光束偏离平衡位置入射的情况下, 边界对孤子的影响, 发现此时光束在边界附近做周期性震荡, 相当于体介质中双光束相互作用的结果, 两者运动轨迹与震荡周期完全符合. 关键词： 非局域非线性 边界 样品宽度 周期震荡     

傍轴高斯光束在强非局域介质中的传输特性

运用变分法研究了傍轴高斯光束在三维轴对称强非局域介质中的传输特性,得到了光束各参量的演化方程、一个势函数、一个临界功率和一个由强非局域介质特性与初始束宽决定的特征参量ε。通过对势函数的进一步分析,结果表明,作为强非局域模型,必须满足0≤ε<1/3。在此前提下,当初始功率等于临界功率时,可以得到稳定的空间孤子;对于一般情形,束宽则作周期性压缩或展宽变化,也可能将不断展宽。该结果与数值解基本一致。     

A Novel Technique to Measure the Spatial–Temporal Intensity of an Ultrashort Pulse

Based on a modified cross-correlation technique, we experimentally demonstrate a technique for measuring the spatial–temporal intensity of laser pulses. Pulse widths at different spatial positions of the ultrashort pulse are measured by changing the scan position of the probe beam. Due to the existence of residual chirp in the transverse position, pulse widths at the center of the beam are less than that at the edge. By measuring the temporal evolution in the fastest growth area of spatial intensity during small-scale self-focusing, we find that its pulse width decreases as power increases because of the spatial–temporal coupling effect. The results show that this method not only can be used to accurately measure the pulse width at any one spatial position of the beam, but can also be useful for real-time monitoring of the spatial–temporal evolution.     

强非局域非线性介质中的形变像散椭圆呼吸子

得到了强非局域非线性介质中的形变像散椭圆呼吸子的解析解, 并基于解析解讨论了这类呼吸子的演化性质. 在传输过程中光束在两个维度上仍保持高斯的形状, 但束宽与等相位面曲率均做两个维度上不同步的等周期演化. 当光束在两个维度上均为非束腰入射时, 不管功率如何, 光束的汇聚或发散惯性将继续保持一段距离, 继而形成二维异步同周期呼吸效应. 当光束在某方向上为束腰入射时则既可能形成二维异步呼吸, 也可能只有一维呼吸. 束宽的二维异步呼吸还导致了椭球等相位面曲率以及光斑椭圆率的周期性变化. 在二维束腰重合情况下, 椭圆率的最大值和最小值总是固定的且二者之积为1; 入射位置的变化不影响椭圆率最值, 但会影响椭圆率变化速度在一个周期内的分布均匀性和最大椭圆率出现的位置. 关键词： 形变呼吸子 像散 强非局域非线性介质     

Propagation dynamics of dipole breathing wave in lossy nonlocal nonlinear media

In the framework of nonlinear wave optics,we report the evolution process of a dipole breathing wave in lossy nonlocal nonlinear media based on the nonlocal nonlinear Schr?dinger equation.The analytical expression of the dipole breathing wave in such a nonlinear system is obtained by using the variational method.Taking advantage of the analytical expression,we analyze the influences of various physical parameters on the breathing wave propagation,including the propagation loss and the input power on the beam width,the beam intensity,and the wavefront curvature.Also,the corresponding analytical solutions are obtained.The validity of the analysis results is verified by numerical simulation.This study provides some new insights for investigating beam propagation in lossy nonlinear media.