宇称-时间对称Scarff势中基态孤子的传输特性研究

为了研究宇称-时间对称(parity-time)对称,简称PT对称, Scarff复合势中基态孤子的传输特性,采用了有限差分法数值求解了PT对称Scarff复合势中的线性情况,自聚焦和自散焦非线性情形。数值得到了线性情况下不同势深度中的PT对称破坏点、特征值和特征函数。也得到了非线性情况下自聚焦与自散焦介质中的基态孤子的传输特性。研究结果表明:基态线性模的本征值恰好等于相同调制深度的基态孤子存在时的临界传播常数,基态孤子能稳定存在于整个自散焦煤质和自聚焦煤质中的低能区域。PT对称Scarff复合势的这些特性在光开关领域有一定的应用前景。     

耦合饱和非线性薛定谔方程的多极矢量孤子

本文构造了耦合自散焦饱和非线性薛定谔方程,通过改变势函数参数再利用功率守恒的平方算符法,得到偶极-偶极、三极-偶极以及偶极-三极矢量孤子解.随着孤子功率的增大,这3类矢量孤子均能存在,它们的存在性明显受到势函数的调制.本文给出了3类矢量孤子由势函数调制的存在区域.3类矢量孤子的稳定区域受每个分量的孤子功率调制.随着两分量孤子功率的增大,3类矢量孤子的稳定域均逐渐扩大.当饱和非线性强度增大时,三极-偶极和偶极-三极矢量孤子由稳定状态到不稳定状态临界点对应的孤子功率值逐渐降低.而偶极-偶极矢量孤子由稳定状态到不稳定状态临界点对应的孤子功率值并不会因为饱和非线性强度增大而变化.     

亮孤子在宇称时间对称波导中的传输和控制

基于光波在宇称-时间(PT)对称波导中传输的理论模型, 数值研究了亮孤子在呈高斯分布的PT对称克尔非线性平板波导中的传输和控制. PT对称波导, 要求波导的折射率分布呈偶对称, 而增益/损耗分布呈奇对称. 结果表明: 当波导的折射率分布强度为正时, PT对称波导的中心折射率最大, 即使没有自聚焦克尔非线性效应, PT对称波导也可以束缚光波, 形成波浪形光束且长距离传输; 当折射率分布强度为负时, PT对称波导的中心折射率最小, 光波的传输方向发生偏移. 而增益/损耗分布可控制光波的偏移方向: 增益/损耗分布强度为正, 光波向左偏移; 强度为负, 光波向右偏移; 强度为零时, 光波被分为两束. 且当折射率分布强度为负时, 可以很好地抑制相邻亮孤子间的相互作用. 该研究结果可为未来PT对称波导在全光控制方面的应用提供一定的理论依据.     

局域单PT对称势中多级孤子的传输特性研究

具有Parity-Time(PT)对称性的光学系统是近年提出的一种新型光学结构,在光开关、光子信息处理器件等方面具有潜在的应用。研究了局域单PT对称光学系统中双级孤子和三级孤子的存在范围与稳定特性。研究结果表明:多级孤子存在一临界传播常数,传播常数对应了线性模下的本征值。双级孤子和三级孤子仅能在较深的PT对称势中才能稳定地传输。多级孤子的稳定性的范围随着PT对称势的深度增加而扩大;孤子的能量随着传播常数的增大而增加,但随着PT对称势的调制深度的增加而减少。     

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。     

基于非线性薛定谔方程的一种孤子特性的分析

光孤子通信是解决光信息在光纤中长距离传输时衰减和色散问题的一种较为有效的方法.本文在现有带有群速度色散、非线性项、三阶非线性系数以及增益/损耗项的非线性薛定谔方程孤子解的基础上,给出了灵活性的孤子解.采用具有复振幅的行波解作为试探解,将试探解代入原方程,在实部和虚部分离的基础上,引入三个变量函数,最后表征出孤子解波函数的平方,并应用Matlab选择不同的变量函数进行数值模拟,得到图示结果.结果表明孤子解对于参变量变化是敏感的.选择适当的参量,得到合适的孤子,这一结论对光纤中孤子通信具有重要意义.     

高斯型PT对称波导中高斯光波的控制

基于光波在PT(Parity-Time)对称波导中传输的理论模型,采用数值模拟研究了高斯光波在高斯型PT对称克尔非线性平板波导中的传输控制特性。PT对称波导要求其折射率分布呈偶对称,而增益/损耗分布呈奇对称。研究结果表明:在高斯型PT对称波导中,基模高斯光波可以形成波浪形光束,并稳定地传输;随着折射率分布强度的增加,波浪形光束的振荡频率增加,振荡幅度减小。一阶高斯光波在PT对称波导中传输时,在折射率较大的条件下,两束光可以被束缚在波导中心稳定地传输,而二阶高斯光波则需要更大的折射率分布强度才能被束缚。该研究结果可为PT对称波导在全光开关控制上的应用奠定理论基础。     

分数阶衍射蜂窝晶格中带隙涡旋孤子的传输与控制

基于分数阶非线性薛定谔方程,研究分数阶衍射效应下蜂窝晶格中带隙涡旋光孤子的存在性与传输特性.首先采用平面波展开法得到蜂窝晶格能带结构,其次在带隙结构中分别采用改进的平方算子迭代法、分步傅里叶法和傅里叶配置法研究含有蜂窝晶格势的分数阶非线性薛定谔方程中带隙涡旋孤子的模式及其传输特性.研究结果发现带隙涡旋孤子的传输特性受Iévy指数和传播常数的影响.在稳定区间,带隙涡旋孤子可以稳定传输,而在非稳定区间,带隙涡旋孤子会随着传输距离的增加而逐渐汇聚,失去环状结构演变为基孤子.且Lévy指数越大,带隙涡旋孤子能够稳定传输的距离越长,功率越低.此外,相邻晶格同相位两个带隙涡旋孤子与旁瓣能量相叠加,反相位两带隙涡旋孤子与旁瓣能量相抵消,传输过程中逐渐失去环状结构,演化为类偶极子模式,且受方位角调制影响而周期性旋转.在非相邻晶格处两带隙涡旋孤子,由于旁瓣影响较小,带隙涡旋孤子在传输过程中能较好地保持环状结构.     

拉曼增益对孤子传输特性的影响

利用考虑拉曼增益效应的非线性薛定谔方程, 在忽略光纤损耗的情况下, 采用基于MATLAB的分步傅里叶数值算法, 得出线性算符和非线性算符具体的表达式, 分步作用于光孤子脉冲传输方程, 仿真模拟了光孤子在光纤中传输时的演变. 与不考虑拉曼增益的光孤子在光纤中传输相对比, 探析了拉曼增益对孤子传输特性的影响.拉曼增益会破坏孤子的传输周期, 导致孤子在光纤中传输时快速衰减, 并且影响程度和输入孤子的脉冲峰值功率大小有关, 拉曼增益对基态孤子和高阶孤子的影响也不相同. 关键词： 拉曼增益 孤子 对称分步傅里叶法 非线性薛定谔方程     

非线性饱和性对双折射光纤中孤子传输特性的影响

本文采用拉格朗日近似方法讨论了非线性的饱和性对双折射光纤中孤子传输特性的影响,给出了存在非线性的饱和性时入射到双折射光纤中的光脉冲演化成束缚孤子对的阈值条件。研究结果表明,与不计入非线性的饱和性相比,在计入非线性的饱和性时,入射脉冲的振幅阈值要增大。     

拉曼增益对双折射光纤中孤子传输特性的影响

本文采用考虑拉曼增益的耦合非线性薛定谔方程,利用分步傅里叶方法求解并仿真模拟了光孤子脉冲在不同性质的双折射光纤中传输时的演化过程.结果表明,拉曼增益可以有效抑制非线性耦合导致的孤子漂移,同时会导致光孤子脉冲峰值在传输时不断增大,产生拉曼放大效应.拉曼增益也可以有效抑制双折射光纤中传输的相邻光孤子之间的相互作用.     

饱和对数非线性介质中非相干孤子碰撞对相干性的改善

基于相干密度理论，数值地研究了饱和对数非线性支持的部分非相干亮孤子对的相互作用.研究表明，两个非相干亮孤子碰撞不仅能增大碰撞区的光强，还可以大大改善部分非相干光束的相干性.同时还研究了非相干性对孤子碰撞的影响，非相干性不仅抑制了孤子间的相干作用如吸引、排斥和能量交换，同时还由于非相干叠加作用而引入了弱的相互吸引. 关键词： 非相干性 饱和对数非线性 空间光孤子     

奇偶对称波导中的基态光学模式及其稳定性

考虑一个特殊的非线性奇偶对称模型,研究相关的基态光学模式,并通过功率和复折射率虚部的振幅之间的依赖关系来直观地判断光学模式的稳定性,这对理解和掌握奇偶对称复折射率分布波导中的光传输特性具有非常重要的实际意义.     

具有非线性耦合的锯齿型光波导阵列中的 调制不稳定性和亮离散孤子

借助线性稳定性分析方法,推导出包含非线性耦合作用的锯齿型光波导阵列中平面波的离散调制稳定性增长率的解析表达式,并针对不同次近邻耦合系数分析了非线性耦合作用对调制不稳定性区域的影响.结果表明,改变非线性耦合系数的值会明显影响调制不稳定区域的形状.根据调制稳定性分析结果,预测了亮离散孤子可能存在的参数区域.然后,利用一种准离散的多重尺度方法得到了此锯齿型光波导阵列中亮离散孤子的解析解,并分析了它们的存在条件,结果与离散调制不稳定性分析预测的存在条件基本一致.     

饱和参数对高阶双稳态慢光孤子的影响

慢光和慢光孤子由于在全光通信技术等领域内的重要应用已成为量子光学和非线性光学研究的热点。利用四阶紧致分裂步有限差分法离散精确描述三能级冷原子介质中高阶型双稳态慢光孤子行为的广义非线性薛定谔方程,得到相应的离散格式。采用Rb原子D1线精细结构参数进行数值模拟,通过适当改变精细结构饱和参数和初始入射探测场,分析单个和多个双稳态慢光孤子的演化行为。数值结果表明饱和参数对高阶双稳态慢光孤子的演化有显著的影响,多个慢光孤子的相互作用不但与慢光孤子的振幅和相互距离有关,还和慢光孤子的排列方式有关。     

开环系统中灰光伏孤子的时间及演化特性分析

分析了开环系统中一维灰光伏孤子的时间特性.基于与时间相关的演化方程,用数值方法得到了准稳态和稳态的灰孤子解,分析了形成准稳态灰孤子的物理机制.结果显示准稳态灰孤子的宽度是与光强无关的,并且它们的形成时间和孤子的峰值与背景辐射强度比成反比.这些性质与开环系统中的亮、暗孤子的性质很相似.同时采用波传播的数值解法,分析了它们的传播特性,结果显示它们在小于10％的扰动下是相对稳定的.     

单光子光折变独立灰-灰屏蔽光伏空间孤子对

提出了在两块单光子光折变晶体和一个电源通过导线串联而成的回路中存在灰-灰屏蔽光伏空间孤子对的理论.在适当的条件下,推出了在晶体回路中两光束传播的耦合方程.证明了灰-灰独立屏蔽光伏孤子对的存在.研究结果表明,孤子对中的两灰孤子通过光诱导电流而相互影响,它们的相互耦合能影响到彼此的空间包络、动态演化和稳定性.