超常介质中精确的亮暗类孤子的传输特性

基于超常介质中超短脉冲传输的非线性薛定谔方程,解析得到了两种精确的亮、暗类孤子解,并详细讨论了在超常介质中该亮、暗类孤子的存在条件和传输特性.结果发现,在自散焦超常介质的正、负折射区域,该类亮孤子可以存在于反常色散区,这与常规介质中亮孤子存在于自散焦介质中的正常色散区不同;而在自聚焦超常介质的反常色散区,该类暗孤子可以存在于正、负折射率区,在自散焦超常介质的反常色散区,该类暗孤子仅存在于负折射区间.此外,我们数值研究了该类亮、暗孤子的存在条件不能严格满足时的传输稳定性,结果显示,在一定的归一化频率区间,该类亮、暗孤子都能够较稳定地传输.     

高阶效应影响下高阶孤子在超常介质中的传输特性研究

基于描述超短脉冲在超常介质中传输的非线性薛定谔方程,本文数值研究了高阶效应影响下高阶亮、暗孤子在超常介质中的传输情况。数值模拟表明,三阶色散和自陡峭效应都会引起高阶孤子的分裂和辐射,破坏高阶亮孤子周期性演化特性,导致高阶暗孤子分裂出的灰孤子不对称;孤子的阶数越高,三阶色散和自陡峭的影响越大。利用超常介质可控的色散和非线性特性,通过调节三阶色散和自陡峭效应的系数,发现超常介质中可以基本支持二阶亮孤子、二阶暗孤子和三阶暗孤子的稳定演化。本文的研究结果为将来进一步研究超常介质中高阶亮、暗孤子的存在及传输特性提供了一定的参考价值。     

F-函数扩展法求解超介质中的亮孤子和暗孤子

利用F-函数扩展法求解超介质中的超短脉冲传输方程, 探讨了超介质中的反常自陡效应和特有的二阶非线性色散效应所导致的新的孤子现象和规律. 结果表明, 正折射区的二阶非线性色散效应可以代替线性色散效应形成亮孤子; 正、负折射区的反常自陡效应由于其符号可改变, 从而可在特定条件下分别在反常色散和正常色散区形成有别于常规介质的亮、暗孤子; 反常自陡效应的符号或者反常自陡效应和三阶线性色散效应的相互比较关系能够控制亮、暗孤子中心的漂移方向. 关键词： 孤子 超介质 F-函数扩展法     

超常介质中暗孤子的形成和传输特性研究

利用一种扩展的双曲函数级数方法求解超常介质中的传输方程，得到了各种不同情形下的暗孤子解，分析了可控自陡效应和二阶非线性色散效应对孤子形成和传输特性的影响.结果表明，超常介质中负的自陡效应使得暗孤子的中心位置随传输距离向脉冲前沿方向漂移，与常规介质中自陡效应(恒为正)的作用相反；特别是，由于二阶非线性色散的作用，使得在没有线性群速度色散的情形下同样可形成孤子，而且在反常线性色散情形也可形成暗孤子.     

耦合复变系数Ginzburg-Landau方程的啁啾类孤波对传输特性研究

通过对耦合复变系数Ginzburg-Landau方程所描述的非线性光纤系统的研究,分别数值分析了啁啾类亮-暗和啁啾类暗-暗两组孤波对在这种非线性光纤中传输的稳定性.在加入非线性增益(损耗),和增益带宽限制放大(滤波的谱限制)效应后,耦合啁啾孤子对的特点是暗孤波在反常群速度色散区,亮孤子在正常群速度色散区时可以稳定传输.并进一步讨论了加入振幅微扰和白噪声微扰对孤子传输稳定性的影响.     

高阶效应影响下亮孤子在超常介质中的传输特性

基于描述超常介质中超短脉冲传输的理论模型,解析得到了超常介质中几种形式的精确亮孤子解及其存在条件.在无损耗的Drude模型下,分析了由于色散的介电常数和磁导率而导致的各阶色散与非线性效应,尤其是高阶效应对亮孤子传输特性的影响.结果表明,高阶色散和高阶非线性效应在亮孤子的形成和传输特性方面起着至关重要的作用.     

负折射介质中可控自陡峭效应对孤子传输的影响

研究了具有非线性极化的负折射介质中孤子脉冲的传输特性,着重分析了在常规非线性传输模型中不曾出现的由负折射介质色散磁导率导致的可控自陡峭效应对孤子传输的影响.结果表明,与正自陡峭效应一样,负自陡峭效应同样造成孤子脉冲的非对称、中心偏移和高阶孤子衰减,但脉冲偏移的方向与正自陡峭效应情形相反.此外,利用可控自陡峭效应可以从某种程度上抵消三阶色散效应导致的孤子脉冲偏移,从而实现孤子脉冲中心的无偏移传输.     

电磁感应透明的高阶非线性效应对光孤子的影响

研究了电磁感应透明介质中高阶非线性效应对光孤子传输的影响。采用半经典理论获得介质对光场的线性和非线性响应,基于介质特性利用波动理论推演出三-五阶非线性薛定谔方程。介质的线性非线性特性分别决定了群速度色散参量,三阶和五阶非线性系数。研究结果表明,该非线性介质既可以诱导亮孤子也可以诱导暗孤子,取决于群速度色散参量和三阶非线性系数。当前者为负同时后者为正时产生亮孤子,当两者均为负时产生暗孤子,二者可以通过载频与相应跃迁能级失谐的调节获得。与普通非线性薛定谔方程相比,三-五阶非线性薛定谔方程对亮孤子和暗孤子出现的参数和输入条件更加严格。     

超材料中高阶效应影响下飞秒准亮孤子解及其特性

基于描述超材料中超短脉冲传输的高阶非线性薛定谔方程,采用行波法得到一种精确的飞秒准亮孤子解及其存在条件。研究发现,在群速度色散、三阶色散、三次-五次非线性、自陡峭和二阶非线性色散效应的精确平衡下,超材料中可存在该飞秒准孤子;当三阶色散和二阶非线性色散不存在时,该准孤子无法存在。基于Drude模型,详细讨论了不同非线性超材料中该飞秒准亮孤子存在的不同折射区域。结果表明,该飞秒准孤子可存在于自散焦非线性超材料的负折射区和自聚焦非线性超材料的正折射区,而且在不同区域具有不同的脉冲强度和宽度。这意味着,通过选择不同非线性超材料和输入电磁波的频率,使其位于相应的存在区域,可以实现对孤子特性的调控。     

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.     

DIRECT APPROACH FOR SOLITON PERTURBATIONS BASED ON THE GREEN'S FUNCTION

A direct approach has been developed for soliton perturbations based on the Green's function. We first linearized the soliton equation, and then derived the Green's function corresponding to approximation equations of different orders. Finally, we obtained the effects of perturbation on a soliton, namely both the slow time dependence of the soliton parameters and the corrections up to the second-order approximation. The higher-order effects can also be obtained in the same way.     

KdV孤子的含时微扰理论

研究了周期性含时微扰对KdV(Korteweg de Vries)孤子的影响. 将微扰项展为时间变量的傅里叶级数,发现其常数项是导致长期项的根源. 在一阶近似下,消除长期项,求出了孤子参数(高度、宽度和速度)随时间的缓慢变化. 傅氏级数中的其他项决定了微扰对孤子波形的一阶修正. 关键词： KdV孤子 孤子微扰论     

孤波发生器

“孤波”发生器可演示非传播流体力学孤子的形成、发展和消失过程等．本文介绍了该仪器的制作过程及实验方法。     

Gap solitons in parity time complex superlattice with dual periods

A theory is presented to investigate the existence and propagation stability of gap solitons in a parity-time （PT） com- plex superlattice with dual periods. In this superlattice, the real and imaginary parts are both in the form of superlattices with dual periods. In the self-focusing nonlinearity, PT solitons can exist in the semi-infinite gap. However, only those gap solitons with low powers can propagate stably, whereas the high-power solitons present periodic oscillation and simultane- ously suffer energy decay. In the self-defocusing nonlinearity, PT solitons only exist in the first gap and all these solitons are stable.     

Ultraviolet Solitons Generated bv Parametric Interactions

Through numerical experiments we show that the use ot spatial solitons in second-order parametric interactions could make possible the observation of solitons in the vicinity of the vacuum ultraviolet.     

Interactions of adjacent pulsating, erupting and creeping solitons

This paper investigates the adjacent interactions of three novel solitons for the quintic complex Ginzburg--Landau equation, which are plain pulsating, erupting and creeping solitons. It is found that different performances are presented for different solitons due to isolated regions of the parameter space where they exist. For example, plain pulsating and erupting solitons exhibit mutual annihilation during collisions with the decrease of total energy, but for creeping soliton, the two adjacent pulses present soliton fusion without any loss of energy. Otherwise, the method for restraining the interactions is also found and it can suppress interactions between these two adjacent pulses effectively.     

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     

亚皮秒光孤子脉冲在突变界面的反射

本文建立了决定亚皮秒孤子在小突变界面的反射支配方程和边界条件，给出了不同的亚皮秒孤子的界面反射透射特性的数值模拟，讨论了孤子遇到界面后能继续无形变传输的条件。     

Interaction of in-band and in-gap lattice soliton trains in optically induced two-dimensional photonic lattices

We demonstrate the coherent interactions of lattice soliton trains, including in-band solitons (IBSs) and gap soliton trains (GSTs), in optically induced two-dimensional photonic lattices with self-defocusing nonlinearity. It is revealed that the $\pi$-staggered phase structures of the lattice soliton trains will lead to anomalous interactions. Solely by changing their initial separations, the transition between attractive and repulsive interaction forces or reversion of the energy transfer can be obtained. The `negative refraction' effect of the soliton trains on the interaction is also discussed. Moreover, two interacting IBSs can merge into one GST when attraction or energy transfer happens.     

Two-component vector solitons in defocusing Kerr-type media with spatially modulated nonlinearity

We present a class of exact solutions to the coupled (2+1$2+1$)-dimensional nonlinear Schrödinger equation with spatially modulated nonlinearity and a special external potential, which describe the evolution of two-component vector solitons in defocusing Kerr-type media. We find a robust soliton solution, constructed with the help of Whittaker functions. For specific choices of the topological charge, the radial mode number and the modulation depth, the solitons may exist in various forms, such as the half-moon, necklace-ring, and sawtooth vortex-ring patterns. Our results show that the profile of such solitons can be effectively controlled by the topological charge, the radial mode number, and the modulation depth.