向列相液晶中强非局域空间光孤子的实验观察

通过实验对向列相液晶中的非局域空间光孤子的传输进行了研究。理论上基于非线性的液晶孤子传输方程,采用高斯形式的试探解,得到了孤子传输的解析解,以及对液晶中的非局域孤子和Snyder等提出的强非局域孤子模型的结果进行了比较。实验上,观察了空间光孤子在向列相液晶中的传输,找到了不同束宽下空间光孤子的临界功率。比如束宽为2μm时临界功率为2.0mW。观察了向列相液晶中空间光孤子的弛豫过程,并注意到液晶分子的响应时间长达几秒钟,液晶中的孤子形成速度较慢。     

非线性光学

非线性光学概论O4372007032364向列相液晶中强非局域空间光孤子的实验观察=Experi-mental observation of strong nonlocal optical spatial soli-tons in nematic liquid crystals[刊,中]/张涛(华南师范大学信息光电子科技学院传输光学实验室,广东省高校光子信息技术重点实验室.广东,广州(510006)),胡巍…//光学学报.?2007,27(1).?143-147通过实验对向列相液晶中的非局域空间光孤子的传输进行了研究。理论上基于非线性的液晶孤子传输方程,采用高斯形式的试探解,得到了孤子传输的解析解,以及对液晶中的非局域孤子和Snyder等提出的强非局域…     

非局域程度对向列相液晶中空间光孤子的影响

理论分析了非局域程度对向列相液晶中(1+2)维空间光孤子的影响.得到了非线性系数以及特征长度和预倾角的关系，并且给出了强非局域性的非线性薛定谔方程，最终得到了单孤子和临界功率的解析解.实验上，通过改变偏压从而间接测量了向列相液晶中的临界功率，并与数值模拟结果相结合与理论结果进行了比较，发现基本相符. 关键词： 空间光孤子 非线性系数 非局域程度 临界功率     

(1+1)维强非局域非线性介质中的高阶模呼吸子

基于强非局域非线性介质中的Snyder-Mitchell模型,利用分离变量法得到了(1 1)维光束传输的厄米-高斯型解析解.比较厄米-高斯型解析解与非局域非线性薛定谔方程的数值解,证实了,在强非局域条件下,该厄米-高斯型解与数值解完全吻合.对厄米-高斯光束的传输特性进行研究,结果表明,光束束宽会出现周期性的压缩或者展宽现象.并且得到了实现厄米-高斯光束稳定传输的临界功率、厄米-高斯孤子解及传输常量,临界功率与厄米-高斯光束的阶数无关,但传输常量随阶数的增加而增加.高斯呼吸子和高斯孤子就是基模厄米-高斯呼吸子和基模厄米-高斯孤子.     

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     

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     

强非局域非线性介质中的旋转涡旋光孤子

利用变分方法,得到了Snyder-Mitchell模型的旋转空间调制涡旋光孤子的近似解析解.在传输过程中,这种光孤子具有可观察的旋转特性.在一定的条件下,旋转的空间调制涡旋光孤子将退化为圆对称的涡旋光孤子. 关键词： 非局域非线性介质 强非局域性 空间调制涡旋光孤子 变分法     

强非局域非线性介质中的涡旋光孤子

满足强非局域条件时，光束在非局域非线性介质的传输过程由Snyder-Mitchell模型描述.在旋转柱坐标系下求解了Snyder-Mitchell模型，得到涡旋光孤子的自相似旋转解析解.结果表明，涡旋光孤子解在径向是惠特克函数与幂函数的乘积，光束的光强呈环形分布，光束绕光束中心旋转. 关键词： 非局域非线性介质 强非局域性 涡旋光孤子 惠特克函数     

强非局域非线性介质中光束传输的Ince-Gauss解

利用强非局域非线性介质中傍轴光束传输的线性模型（Snyder-Mitchell模型）讨论了椭圆坐标系下光束传输过程,通过设立Ince多项式对Gauss函数的调制解得到了强非局域非线性介质中光束稳定传输的Ince-Gauss解.当Ince-Gauss光束的入射功率为临界功率时,光束保持孤子形式传输,否则传输光束的束宽呈现周期性波动,即为呼吸子形式.同时还数值模拟了呼吸子的传输过程.Ince-Gauss光在一定条件下可以连续转换为Hermite-Gauss光或Laguerre-Gauss光,图示展现了几个低阶Ince型光孤子及其转换情况. 关键词： 强非局域非线性介质 Ince-Gauss光 Laguerre-Gauss光 Hermite-Gauss光     

非局域克尔介质中空间光孤子的相互作用

研究了强非局域克尔介质中光束的演化规律，通过相位分析得到了空间孤子相互作用所满足 的非局域非线性薛定谔方程的简化近似模型，并获得了双光束传输的解析解.结果表明在传 输过程中相互作用的高斯光束的相位决定于它们的输入总功率.以振幅一强一弱共同传输的 高斯光束为例进行了具体研究，得到了强光和弱光的解析式，相位分析显示弱光在相当短的 传输距离之内能产生大的相移，可以通过对强光能量的调控来实现对弱光的相位调制. 关键词： 非局域克尔介质 空间光孤子 孤子相互作用 相位调制     

负性向列相液晶中1+1维空间光孤子:微扰法

利用微扰法对负性向列相液晶中的1+1维空间光孤子进行了系统性的研究, 得到了近似解析孤子解.通过数值迭代, 发现只有当非局域程度大于某一临界值时孤子才能存在.近似解析解即使在一般非局域程度下和数值解也符合得较好. 为讨论孤子的稳定性, 进行了线性稳定性分析, 发现孤子均是稳定的, 数值模拟进一步证实了线性稳定性分析的结果.     

Enhancement of third-harmonic generation in nonlocal spatial solitons

We report on the observation of Type I third-harmonic generation induced by a train of femtosecond laser pulses in nematic liquid crystals. We find that as the average power of the train is increased, the frequency conversion process is enhanced as a consequence of the tight confinement of the pulses into a nonlocal spatial soliton.     

向列型液晶中的非局域孤子

 在两种极限情况下求得了向列型液晶中（1+1）D空间光孤子的精确解析解。对非局域非线性项作近似计算,获得了光束的演化方程。在弱非局域情况下,直接积分得出单峰孤子解;强非局域情况下,用贝塞尔函数表示明孤子的解析解,本征值个数与峰的个数一致,预示了多峰明孤子的存在;这些结果与其它文献的精确数值解一致。并把所得解与双曲近似解析解进行了比较。     

Director deformation in a nematic liquid crystal with a ferromagnetic nanoparticle suspension

In view of the recent interest regarding nematic liquid crystals with a nanoparticle suspension, we investigate the director dynamics of a nematic matrix in the perspective of a soliton framework. The nematic liquid crystal is dispersed with ferromagnetic nanoparticles in order to enhance the director activity associated with the improved magnetization of the ferronematic matrix. The free energy density of the nematic matrix is deduced to be the Ginzburg–Landau (GL) equation for the director reorientation. We obtain a series of localized solutions for the GL equation, and also the dynamics is expressed in terms of the soliton evolution for the director by using the standard Hirota bilinearization procedure.     

向列相液晶中强非局域空间光孤子的相互作用

在数值和实验上研究了向列相液晶中空间光孤子的相互作用.向列相液晶中的响应函数为指数衰减函数，这不同于Snyder-Mitchell模型.数值模拟发现向列相液晶中的孤子相互作用仍然满足交叉点位置与输入功率的平方根成反比，强非局域下的Snyder-Mitchell模型交叉点位置与两束光的间距无关，而在向列相液晶中交叉点位置与两束光的间距有关；在实验上发现，向列相液晶中两束光交叉点的位置与输入功率平方根成反比，还和形成孤子的临界功率以及两束光之间的间距有关. 关键词： 强非局域非线性 向列相液晶 孤子相互作用 交叉点     

向列相液晶中强非局域空间光孤子的相互作用

在数值和实验上研究了向列相液晶中空间光孤子的相互作用.向列相液晶中的响应函数为指数衰减函数，这不同于Snyder-Mitchell模型.数值模拟发现向列相液晶中的孤子相互作用仍然满足交叉点位置与输入功率的平方根成反比，强非局域下的Snyder-Mitchell模型交叉点位置与两束光的间距无关，而在向列相液晶中交叉点位置与两束光的间距有关；在实验上发现，向列相液晶中两束光交叉点的位置与输入功率平方根成反比，还和形成孤子的临界功率以及两束光之间的间距有关.     

The （l＋l）-dimensional spatial solitons in media with weak nonlinear nonlocality

We study the propagation of (1+1)-dimensional spatial soliton in a nonlocal Kerr-type medium with weak nonlocality. First, we show that an equation for describing the soliton propagation in weak nonlocality is a nonlinear Schro¨dinger equation with perturbation terms. Then, an approximate analytical solution of the equation is found by the perturbation method. We also find some interesting properties of the intensity profiles of the soliton.     

负性介电各向异性向列相液晶中空间光孤子的理论研究

对非局域非线性介质向列相液晶中介电各向异性为负时的情况进行了研究.理论研究表明,负性介电各向异性的向列相液晶具有负的非线性系数.文中给出了其空间非局域响应特征宽度和非线性系数的表达式,并求出了其非局域响应函数;其次,用数值计算的方法给出了其空间孤子的传输结果.最后,研究了光束功率和偏置电压的改变对负性介电各向异性向列相液晶中光束传输的影响,发现偏置电压的改变会导致光束在负性介电各向异性液晶中形成孤子所需的临界功率发生改变.