具有振幅调制的光学格子中光束的演化研究

利用变分原理和数值模拟的方法研究了光束在光传输方向的横截面上存在着具有振幅调制的光学格子时的演化,得到了光束宽度、振幅、光束的波阵面曲率随传播距离的演化形式.通过将光束的传输类比于粒子的运动,发现光束参量的条件存在三个区域,在不同的区域光束将在光格子的调制下有不同的传输形式,光格子振幅调制系数在各个区域起到了重要作用.光学格子中周期格子的作用有类似非线性的很好的特性,周期格子的引入提供了更好地控制格子孤子形成和传输的参考条件.     

一维光学格子孤子的传输特性及控制研究

利用解析和数值方法研究了在具有横向折射率周期性调制的克尔型非线性介质中光学格子孤子的传输，得到了孤子参数的演化方程以及格子孤子的形成和稳定传输的条件.结果表明：当光束的入射角小于某临界角度时，光束可被类似波导形式的路径俘获而稳定传输，该临界角随折射率调制周期、调制深度的增加而增大，且光束越窄临界值越大.此外，线性空间啁啾虽然对光束传输的中心位置没有任何影响，但会导致光束发散从而破坏格子孤子的形成和稳定传输，对此提出了采用特定功率取值来补偿啁啾作用从而形成格子孤子的方案. 关键词： 光孤子 光学格子 光传输 矩方法     

非相干多分量空间双稳态孤子

非相干多分量光束在高阶非线性介质中可以形成双稳态孤子.利用相干密度法首次得到了非相干多分量双稳态孤子的解析表达式.介质的高阶非线性决定了双稳态孤子的存在范围和峰值强度.得到了光束的截止波长，最小宽度和介质的非线性条件，并研究了非相干多分量光束中相干分量的传输演化.利用稳定性条件，严格证明了非相干多分量双稳态孤子在介质中可以保持稳定传播. 关键词： 非相干多分量光束 空间孤子 双稳态     

罗森莫尔斯势宇称时间对称波导中的孤子

本文基于光波在宇称时间对称波导中传输的理论模型，数值研究各阶亮孤子在罗森莫尔斯势宇称时间对称波导中的传输特性。宇称时间对称波导的折射率分布对光具有线性聚焦作用，而增益/损耗分布可以引起光束能量的横向流动。研究结果表明：当折射率调制深度为正时，一阶亮孤子在该波导中传输形成波浪形光束。当折射率调制深度为负时，一阶亮孤子分裂形成两束光，一束光发生弥散，另一束光以一定的速度向前传输，而增益/损耗调制深度会影响分裂后光束的传输行为；二阶亮孤子在较低的增益/损耗调制深度下传输形成稳定的呼吸光束；三阶亮孤子在传输过程中出现光波周期分裂与会聚现象；四阶及其以上高阶亮孤子在该波导中都不能稳定传输。此研究结果可为宇称时间对称在光波导中的应用提供一定的理论依据。     

有偏压光折变晶体中的高斯孤子

利用变分方法求解了小光强光折变非线性薛定谔方程，得到了高斯光束在外加正偏压光折变晶体中的演化特性，以及高斯光束宽度压缩与展宽的动态振荡规律，给出了高斯光束的宽度、振幅和波前曲率的表达式，研究了势函数与光束宽度的关系.结果表明，小光强高斯光束在正偏压光折变晶体中传播时，其宽度和振幅将经历周期地变化或者展宽发散，在一定条件下高斯光束在晶体中可以形状不变地传播，形成“高斯孤子”，这些特性在工程实践中具有很高的实用价值. 关键词： 高斯孤子 高斯光束 变分方法 光折变非线性方程     

饱和非线性介质中艾里孤子的产生与传输调控

采用分步傅里叶法,通过数值模拟研究了饱和非线性介质中艾里孤子的产生与传输调控。单艾里光束入射时,在一定的初始振幅范围内可以产生稳定传输的呼吸式孤子。初始振幅增加时,孤子的强度增加,呼吸周期变短,但宽度基本保持不变。衰减系数增加时,孤子的平均峰值强度先增大后减小之后再增大,存在两个极值点。光束入射角度为负值时,形成左倾艾里孤子;光束入射角度为正值时,形成右倾艾里孤子。双艾里光束入射时,入射角同为负值可以减弱光束间的相互作用,入射角同为正值可以增强光束间的相互作用。此外,不同的入射角可以控制孤子或孤子对的传输方向。     

有偏压光伏光折变晶体中艾里高斯光束的传输特性

采用分步傅里叶法,数值模拟研究了有偏压光伏光折变晶体中艾里高斯光束的传输特性.结果表明,当艾里高斯光束初始振幅和晶体的外加电场在一定范围内时,可以形成沿直线稳定传输的呼吸式孤子.调节初始振幅或外加电场可以控制孤子的峰值强度和呼吸周期.随着入射光场分布因子的变大,孤子的平均峰值强度先增大后减小,孤子的呼吸周期先变小后变大.随着光束衰减因子的增加,孤子的平均峰值强度先增大后减小,然后再增大.此外,光束入射角为负值时,孤子向左偏移,光束入射角为正值时,孤子向右偏移.入射角只改变孤子的输出位置,不影响孤子的强度、宽度和呼吸周期.     

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     

光脉冲在标准单模光纤中演化形成孤子的实验研究

利用二次谐波频率分辨光学门脉冲分析仪从实验上分析研究了具有啁啾的10 GHz光脉冲在不同输入功率下演化形成孤子的规律和特点。实验发现:输入脉冲在光纤中传输3.5个色散长度时,其时间宽度、频率啁啾和时间带宽积都随着输入功率的增加而减小。当输入功率大于一阶孤子功率的理论值时,光脉冲能够演化形成孤子;脉冲在随后传输过程中其宽度基本保持不变,波形、频率啁啾和时间带宽积仍随着传输距离的变化而变化;输入功率越高,形成的一阶孤子脉冲的宽度越窄。当输入功率小于一阶孤子功率的理论值时,输出脉冲的时间宽度随着传输距离的增加而增加,频率啁啾随着传输距离的增加而减小,光脉冲不能演化形成孤子。     

(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     

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     

Beam evolutions of solitons in strongly nonlocal media with fading optical lattices

We address the impact of imprinted fading optical lattices on the beam evolution of solitons in strongly nonlocal nonlinear media. The results show that the width of the soliton experiences a change with the increasing propagation distance, the critical power for the soliton varies with the lattice fading away, and the soliton breathing is affected by the initial lattice depth and the nonlocality degree.     

双曲正割光束在弱非局域非线性体材料中的传输特性研究

利用变分法研究了(2+1)维圆对称双曲正割光束在弱非局域非线性介质中的传输,得到了描述光束束宽、相位、波前曲率、振幅演化的一组微分方程,并得到了光束做孤子传输的临界功率;通过稳定性分析给出了弱非局域情形非局域效应对光束传输的稳定作用的定量描述,从而自洽地阐述了由不稳定的(2+1)维克尔孤子到稳定的(2+1)维弱非局域孤子的过渡情形. 数值模拟的结果验证了变分计算结果的正确性,并说明圆对称的双曲正割函数是(2+1)维弱非局域空间孤子的很好的近似. 关键词： 双曲正割光束 弱非局域非线性介质 空间光孤子     

Solitons in optical lattices with nonlocal nonlinearity

The propagation of spatial solitons is systematically investigated in nonlocal nonlinear media with an imprinted transverse periodic modulation of the refractive index. Based on the variational principle and the infinitesimal approximation of Maclaurin series expansion, we obtain an analytical solution of such nonlocal spatial solitons and an interesting result that the critical power for such solitons propagation is smaller than that in uniform nonlocal self-focusing media. It is found that there exist thresholds in modulation period and lattice depth for such solitons. A stable spatial soliton propagation is maintained with proper adjustment of the modulation period and the lattice depth.     

Bilinear Forms and Dark-Dark Solitons for the Coupled Cubic-Quintic Nonlinear SchrÕdinger Equations with Variable Coefficients in a Twin-Core Optical Fiber or Non-Kerr Medium*

Twin-core optical fibers are applied in such fields as the optical sensing and optical communication,and propagation of the pulses,Gauss beams and laser beams in the non-Kerr media is reported.Studied in this paper are the coupled cubic-quintic nonlinear Schrodinger equations with variable coefficients,which describe the effects of quintic nonlinearity for the ultrashort optical pulse propagation in a twin-core optical fiber or non-Kerr medium.Based on the integrable conditions,bilinear forms are derived,and dark-dark soliton solutions can be constructed in terms of the Gramian via the Kadomtsev-Petviashvili hierarchy reduction.Propagation and interaction of the dark-dark solitons are presented and discussed through the graphic analysis.With different values of the delayed nonlinear response effect b(z),where z represents direction of the propagation,the linear-and parabolic-shaped one dark-dark soltions can be derived.Interactions between the parabolic-and periodic-shaped two dark-dark solitons are presented with b(z) as the linear and periodic functions,respectively.Directions of velocities of the two dark-dark solitons vary with z and the amplitudes of the solitons remain unchanged can be observed.Interactions between the two dark-dark solitons of different types are displayed,and we observe that the velocity of one soliton is zero and direction of the velocity of the other soliton vary with z.We find that those interactions are elastic.     

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。     

Optical solitons for the decoupled nonlinear Schrödinger equation using Jacobi elliptic approach

Most of the important aspects of soliton propagation through optical fibers for transcontinental and transoceanic long distances can best be described using the nonlinear Schrödinger equation. Optical solitons are electromagnetic waves that span in nonlinear dispersive media and permit the stress and intensity to stay unaltered as a result of the delicate balance between dispersion and nonlinearity effects. However, this study exploited the Jacobi elliptic method and obtained different soliton solutions of the decoupled nonlinear Schrödinger equation with ease. Discussions about the obtained solutions were made with the aid of some 3D graphs.