向列相液晶中强非局域空间光孤子传输的理论研究

对向列相液晶中非局域空间孤子的传输进行了理论研究.基于非线性液晶孤子传输方程，采用Gauss形式的试探解，不仅得到了空间孤子的解析解,而且还在临界功率附近得到了呼吸子的解析解.通过数值模拟证明我们的结果比Conti和Assanto等人的结果更合理.同时，对液晶中的非局域孤子模型和Snyder等提出的强非局域孤子模型进行了全面的比较. 关键词： 向列相液晶 空间孤子 非局域非线性 呼吸子     

平均孤子在能量补偿偏离时的自稳定传输

分析了平均孤子传输系统中用于能量补偿的掺铒光纤放大器增益超过或低于理想值时平均孤子传输特性的劣化,提出并证明了利用工作在饱和区的掺铒光纤放大器可实现平均孤子在能量补偿偏离时自稳定传输,讨论了这一措施的可行性及适用范围。     

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     

两类高速长距离非线性光传输系统的比较

通过分析光孤子传输系统(包括恒色散孤子、色散管理孤子)和准线性传输系统的概念及其传输特性,对这两种非线性光传输系统的发展前景提出了明确的观点.指出恒色散孤子利用色散效应和自相位调制达到平衡时实现脉冲的保形传输,但其高脉冲功率的特点使定时抖动性能严重劣化.色散管理光孤子则通过在传输线路上周期性交替采用正负色散系数的光纤,在保持较高的本地色散的同时,降低了路径平均色散,很好地解决了恒色散孤子系统的问题,但由于在传输过程中始终将脉冲宽度限制在一个比特时隙内,相邻信道脉冲间的频谱重叠将造成系统性能急剧下降.增加信道间隔虽然能解决这个问题,但其带宽利用率将明显降低,因而更适用于单信道的高速超长距离传输;与光孤子传输系统不同,准线性传输系统将非线性效应作为一种有害因素来进行控制,并通过强色散管理将路径平均色散保持在0值附近,使其频谱宽度戏剧性地降低,信道间的非线性作用也大大降低,因而非常适用于波分复用的高速超长距离传输.     

在采用集总放大器的光孤子优越传输中啁啾的作用

讨论了光孤子传输中，由脉冲包络的相位变化产生的啁啾与孤子传输的关系。数值计算表明，当孤子脉冲收缩、展宽时，啁啾总是改变符号，利用啁啾也可以定出孤子传输的光纤临界长度（即孤子传输中集总放大器的间隔），其效果比用脉宽恢复定出的临界长度要好     

耦合暗孤子在自散焦介质中的传输特性

空间光孤子是介质衍射效应和非线性效应相平衡的结果。当两束非相干光在非线性介质中传输时,两孤子发生交叠而产生相互作用,本文研究自散焦介质中非相干耦合暗孤子对的传输特性和相互作用。基于描述光束传播的耦合非线性薛定谔方程组,利用变分法,首先得到了自散焦克尔介质中传输的两暗孤子的幅值、横向中心位置坐标、速度和相位随传输距离变化的参数演化方程组,讨论了孤子参数演化的规律。然后,为分析孤子间相互作用,导出了两幅值相等的暗孤子在传输过程中孤子间距随传输距离的变化规律,作出了孤子对传输图像和相互作用图像,最后导出了孤子间相互作用势能和相互作用力的表达式,并利用图像详细分析了孤子间的相互作用特性。研究结果表明:无损耗情况下,孤子的幅值不受耦合作用的影响,传输过程中保持不变;耦合相互作用使两孤子横向中心位置坐标发生明显漂移,当两孤子间距较小时,孤子间距随传输距离作变速变化,变化速率与孤子的幅值和耦合程度有关,当两孤子间距趋近于零时,孤子间距随传输距离呈匀速的稳定变化;暗孤子间的相互作用力为排斥力,随着孤子间距增大,排斥力先增大后减小,而相互作用势能一直逐渐减小,当孤子间距增至4.5附近时,孤子间势能减小到几乎为零。     

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。     

孤子色散管理传输及其在常规光纤通信中的可行性研究

从描述光纤中孤子脉冲传输的非线性薛定谔（NLS）方程出发，利用对称分步傅里叶方法对方程进行数值求解．研究了色散管理孤子（DMS）在常规光纤中的传输演化特性，分析了色散管理孤子在常规光纤通信系统中的可行性．结果表明，孤子在通过密集周期性搭配具有相反色散系数的光纤中传输，可以降低孤子间的相互作用，使得孤子的传输演化特性得到改善．利用色散管理来对常规光纤中光孤子脉冲之间的相互作用加以抑制，从而提高信息传输的比特率，但必须具有特殊的光纤制造工艺．     

强非局域介质中基于古依相位的旋转涡旋光孤子

利用强非局域非线性介质中傍轴光束传输的修正Snyder-Mitchell模型讨论了两束共线(即光束中心和传输方向都相同)拉盖尔-高斯型光孤子(CLGS)构成的涡旋光孤子传输过程。在一定条件下,涡旋光束在传输过程中,光束截面光斑发生旋转现象,但光束的束宽保持不变,称之为旋转涡旋光孤子。涡旋光孤子旋转的现象可以通过叠加光场中的古依相位来解释。结果展现了几个旋转涡旋光孤子在传输过程中的旋转现象和强非局域介质中多环形旋转涡旋光孤子的传输。     

氢键分子系统中外场与阻尼作用下扭结孤子对的特性研究

运用二分量孤子的振子模型，研究了氢键分子系统中在外场与阻尼存在情况下，质子子晶格与重离子子晶格中扭结孤子形成的孤子对的运动特性，讨论了重离子运动对孤子对迁移率的影响和孤子对的核化特性，得到了孤子对迁移率表达式和平均核化率     

Radial drift invariant in long-thin mirrors

In omnigenous systems, guiding centers are constrained to move on magnetic surfaces. Since a magnetic surface is determined by a constant radial Clebsch coordinate, omnigeneity implies that the guiding center radial coordinate (the Clebsch coordinate) is a constant of motion. Near omnigeneity is probably a requirement for high quality confinement and in such systems only small oscillatory radial banana guiding center excursions from the average drift surface occur. The guiding center radial coordinate is then the leading term for a more precise radial drift invariant I _r , corrected by oscillatory “banana ripple” terms. An analytical expression for the radial invariant is derived for long-thin quadrupolar mirror equilibria. The formula for the invariant is then used in a Vlasov distribution function. Comparisons are first made with Vlasov equilibria using the adiabatic parallel invariant. To model radial density profiles, it is necessary to use the radial invariant (the parallel invariant is insufficient for this). The results are also compared with a fluid approach. In several aspects, the fluid and Vlasov system with the radial invariant give analogous predictions. One difference is that the parallel current associated with finite banana widths could be derived from the radial invariant.     

反向场位形下的引导中心哈密顿函数

本文给出了反向场位形中场反向处引导中心哈密顿函数。在零级磁场线性近似下给出粒子运动及引导中心位置的精确解,分析了解的特性。小磁场注向分量对引导中心哈密顿函数的贡献由李变换方法求取。最后讨论了该哈密顿函数的性质并和数值结果作了比较。该理论可以用来研究带电粒子在行星际空间电流片、磁尾中性片以及实验室中反向场箍缩中的运动特性。     

On the two methods of kinetic theory of ECRM

The kinetic theory based on the expansion of local field in the guiding center coordinate system, presented by paper[1]–[3], has successfully developed into a theoretical system. The mathematical background and physical explanation of setting up the guiding center coordinate system is expounded in the paper. By using the methods of the guiding center and waveguide coordinate systems respectively, the same dispersion equations for interaction of an axially symmetrical single momentum electron beam with TE_mn field in the circular waveguide are rigorously derived. A number of mistakes in paper[4] are indicated as well.     

Particle Trajectory Integrator in Guiding Center Phase Space

A trajectory integrator is developed based on a particle's guiding center Hamiltonian.It is verified by a series of benchmarks,which are in good accordance with theoretical prediction.This integrator can be used as the guiding center trajectory integrator of a particle-in-cell simulation platform,such as the newly developed Virt Ex.It can also be used as a stand-alone tool to investigate particle dynamics in a given background field.     

LiNbO3:Fe晶体中光写入平面光波导的导光特性研究

从光折变效应的单中心模型和载流子的光伏迁移机理出发给出了高斯片光在LiNbO3:Fe晶 体中导致的折射率变化分布的解析表达式.利用片光以“三明治”辐照方式在LiNbO3:Fe晶 体中写入了平面光波导结构.用切片干涉法测量了波导区的折射率分布，并对波导进行了简 单的导光测试.根据射线方程以及波导的折射率分布对光写入波导的导光特性进行了模拟计 算分析.研究结果表明，在LiNbO3:Fe晶体中光写入光波导是可行的. 关键词： LiNbO3:Fe晶体 光辐照法 平面光波导 导光特性 高斯片光     

电荷在非均匀磁场中的漂移运动

运用积分的方法讨论了电荷进入轴对称的环形非均匀磁场后，电荷在与磁感线垂直的平面中的回旋漂移运动。     

Nonlinear gain computation for the sheet beam crossed-fieldamplifier

When the RF amplitude in a crossed field device is much smaller than the external DC voltage, the energy exchange between an electron and the wave is given by the change in the potential energy of the electron guiding center. The shift of the beam center of charge follows the space bunching into “spokes” caused by the RF-induced drift. A nonlinear estimate for the gain is derived and applied to the linear format crossed-field amplifier fed by a continuous sheet beam. The adiabatic approximation for the guiding center trajectories in the low gain regime determines the fraction of trapped/streaming particles and the energy exchange for each group. The radiation gain equals the change in the electron potential energy resulting from the shift in the beam center of charge across the anode-cathode voltage. The drift kinetic energy is approximately conserved, opposed to other microwave devices converting kinetic energy into radiation. The theory accounts for the symmetry of the response curve relative to the frequency detuning ω-ω₀, and the flat top near resonance. The analytic predictions agree with the experimental measurements of the gain versus frequency response     

Strongly magnetized antihydrogen and its field ionization

Internal orbits of experimentally analyzed antihydrogen (H) atoms depend as much on an external magnetic field as on the Coulomb force. A circular "guiding center atom" model is used to understand their field ionization. This useful model, assumed in the theory of three-body H recombination so far, ignores the important coupling between internal and center-of-mass motion. A conserved pseudomomentum, effective potential, saddle point analysis, and numerical simulation show where the simple model is valid and classify the features of the general case, including "giant dipole states."     

变燃速发射药两相流内弹道模型及数值模拟

 为了更好地描述变燃速发射药的膛内燃烧及内弹道过程,对中心开孔式双层结构的变燃速发射药建立了一维两相流内弹道数学模型,在Φ30 mm火炮装填条件下采用二阶精度的Lax-Wendroff差分格式进行计算,得到了数值解。计算结果表明：膛内压力和炮口初速度变化曲线的计算值与实测值符合较好,说明此两相流内弹道模型可以准确地反映变燃速发射药的内弹道过程;变燃速发射药可以有效地减少膛内压力波的产生,对于安全射击具有重要意义。通过对气、固相速度及膛内压力波等计算参数进行分析,可以对变燃速发射药的内弹道过程研究起指导作用。