Compton散射下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱

应用多光子非线性Compton散射模型和非线性Schrodinge方程,将入射光和Compton散射光作为形成等离子体交叉相位调制不稳定性的新机制,给出了高阶色散和高阶非线性下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱表达式,并进行了数值模拟.结果表明:与Compton散射前相比,Comnpton散射下的四阶色散使等负色散区的交叉相位调制不稳定性的两个频谱宽度比正色散区的宽,增益谱第二谱区及其峰值更接近零点,即使小功率光波,高频散射光的高阶色散和高阶非线性对交叉相位调制不稳定性的影响依然不可忽略.正五阶非线性使交叉相位调制不稳定性加强,第二谱区增益谱宽和峰值比第一谱区增大得更为明显;负五阶非线性对交叉相位调制不稳定性起抑制作用,五阶非线性系数绝对值越大,抑制作用越明显.散射使等离子体损耗对交叉相位调制不稳定性的影响减弱,随传输距离增加,增益谱宽缓慢减小.这主要是由于散射产生的非线性有效地补偿因传输距离增加而减小非线性的缘故.     

Compton散射对五阶非线性下零色散附近调制不稳定性的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和非线性薛定谔方程,研究了Compton散射对五阶非线性零色散附近调制不稳定性的影响.将入射光和Compton散射光作为产生调制不稳定性的机制,分析了光纤损耗、四阶色散和五阶非线性对增益谱的影响.结果表明:散射下的正或负五阶非线性分别使零色散附近的增益谱宽和峰值比散射前增大得更大或...     

四阶色散和五阶非线性对零色散附近交叉相位调制不稳定性的综合影响

从包含高阶色散和高阶非线性的广义非线性薛定谔方程出发,研究了零色散附近交叉相位调制不稳定性增益谱,分析了四阶色散和五阶非线性系数对增益谱的影响.结果表明：当光脉冲工作在零色散附近时,四阶色散对交叉相位调制不稳定性起决定作用,它使增益谱变宽.正（负）五阶非线性使增益谱的谱宽和峰值增大（减小）.随着二阶色散的增加,四阶色散对增益谱的影响越来越小.     

五阶非线性下零色散附近的调制不稳定性

在同时考虑光纤损耗、高阶色散以及高阶非线性情况下,从广义非线性薛定谔方程出发,研究了零色散附近的调制不稳定性,分析了四阶色散和五阶非线性对增益谱的影响.结果表明：当光脉冲工作在零色散附近时,四阶色散对调制不稳定性起决定作用,它使反常色散区的增益谱变宽.在光纤正常色散区,正（负）五阶非线性使增益谱的谱宽和峰值增大（减小）;但在反常色散区,五阶非线性仅改变增益谱的峰值,几乎不影响谱宽.     

零色散附近的交叉相位调制不稳定性分析

以三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,考虑光纤损耗及高阶色散,研究了双光束在零色散附近的交叉相位调制不稳定性.理论上导出描述交叉相位调制不稳定性的色散方程,并进行数值模拟计算.结果表明：由于四阶色散的影响,在光纤的正常、反常色散区,交叉相位调制不稳定性均发生在两个频谱区.如光脉冲工作在最小群速度色散附近时,四阶色散对光纤的交叉相位调制不稳定性将起决定性作用,可使增益谱出现一个新的峰值.光纤损耗使增益的谱宽变窄.对给定的传输距离,随着光纤向零色散附近靠近,两个频谱区谱宽增加直到相互重叠.数值分析了两光波有差别时的交叉相位调制不稳定性.     

Compton散射对等离子体零色散附近调制不稳定性的影响

应用Compton散射模型和非线性Schrdinger方程,研究了Compton散射对等离子体零色散附近调制不稳定性的影响,提出了将Compton散射作为形成调制不稳定性的新机制,给出了等离子体修正色散方程,并进行了数值计算.结果表明:二阶色散较大时,远离零色散附近调制不稳定性增益谱由入射和散射光产生的二阶色散决定,随二阶色散增大,四阶色散作用迅速减小,这是因散射效应有效削弱了四阶效应的缘故.零色散附近调制不稳定性增益谱由入射和散射光产生的四阶色散决定,二阶色散被湮灭,微扰频率最大值向临界微扰频率较快靠近,这是因散射效应有效增强了四阶效应的缘故.增益谱宽随等离子体损耗增大而迅速增大,这是因功率增大使散射效应增强,导致带电粒子辐射阻尼增强的缘故.     

高阶色散导致的交叉相位调制不稳定性

在考虑光纤损耗及高阶色散的情况下,以三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,研究高阶色散对交叉相位调制不稳定性的影响.研究表明:三阶色散对调制不稳定性不起作用;由于四阶色散的影响,在光纤的正常、反常色散区,交叉相位调制不稳定性均发生在两个频谱区.且反常色散区两频谱区都比正常色散区的宽,反常色散区第二频谱区比正常色散区的更靠近零点.光纤损耗对增益谱的谱宽有较大影响,它使增益的谱宽变窄,且随传输距离的增大谱宽变得更窄.     

高阶色散和指数饱和非线性光纤的调制不稳定性

采用线性稳定性分析法,解析和计算了指数饱和非线性和高阶色散光纤中的调制不稳定条件和增益谱。结果表明:当二阶和四阶色散同为负时,随着参数的不同,增益谱可能只有一个谱区,也可能出现两个分离的谱区;当二阶和四阶色散分别为正和负时,无调制不稳定性;在其它色散区,则只有一个谱区。指数饱和非线性可能使各谱区的谱宽、峰值增益随入纤功率的增大呈现出先增大后减小的特点,即出现两个不同的输入功率对应同一个不稳定增益峰值和谱宽的情形。在其它参数相同时,指数饱和非线性下增益谱的谱宽和峰值增益随入纤功率的变化速度将比传统饱和非线性更快。     

包含高阶色散的色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定性分析

从包含高阶色散的广义非线性薛定谔方程出发,得到了色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱,研究了增益谱随入射功率及光纤纵向色散参量的变化关系.结果表明：由于四阶色散的影响,在色散缓变光纤的正、反常色散区,交叉相位调制不稳定均发生在两个频谱区.反常色散区两频谱区宽度均比正常色散区宽,且反常色散区第二频谱区更靠近零点,说明色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定更容易发生在反常色散区.增益谱宽都随两入射光波功率比值的增加而增大.色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱宽比常规光纤的宽,且随着光纤纵向色散参量μ的增大色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定越来越明显.     

具有高阶色散项的交叉相位调制不稳定性分析

以包含了三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,重点研究了三、四阶色散对交叉相位调制不稳定性的影响。结果表明：三阶色散对调制不稳定性不起作用;当满足一定条件时,由于四阶色散的影响,不仅在光纤的反常色散区,而且在光纤的正常色散区,交叉相位所致的调制不稳定性均发生在两个频谱区。当光纤各参量及两束入射光波功率一定时,光纤反常色散区第一区域的增益谱要比正常色散区第一区域的增益谱宽;同时,反常色散区第二区域的增益谱比正常色散区第二区域的增益谱更靠近零点;进一步对比反、正常色散区的这两个频谱区,发现两个频谱区的范围有确定的对应关系。     

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基于多光子非线性Compton散射模型,研究了Compton散射下等离子体中强朗缪尔湍动对调制不稳定性的影响。将入射光和Compton散射光作为形成强朗缪尔湍动和调制不稳定性的新机制,给出了强朗缪尔湍动、色散和调制不稳定性时间增长率所满足的修正方程,并进行了数值模拟。结果表明,与Compton散射前相比,Compton散射使等离子体内产生了更为剧烈的坍塌,坍塌后期形成的强朗缪尔湍动,使等离子体界面附近的调制不稳定性的时间增长率显著增大,调制不稳定性发展得更快,光场峰值增加得更强,并使整体激光场出现明显的成丝现象。     

具有饱和非线性的非克尔光纤的调制不稳定性

理论上分析了当存在高阶色散时具有饱和非线性的非克尔光纤的调制不稳定性.三阶色散对调制不稳定性没有影响,四阶色散效应导致在正常和反常色散区出现了新的调制不稳定区.并且对比了不同他和参数的增益谱,在新的调制不稳定区,发现同样有一个临界调制频率对应两个入射功率的现象.     

Compton 散射对线偏光在相对论等离子体中调制不稳定性的影响

应用多光子非线性Compton 散射模型、电磁波非线性色散方程和Karpman 方法,研究了 Compton 散射对线偏光在相对论等离子体中调制不稳定性的影响,给出了等离子体的非线性色散、控制和调制不稳定性增 长率的修正方程,并进行了数值模拟。结果表明：与散射前相比,随无量纲化频率值减小,即趋于等离子体临界面处,散射使相同扰动波数引起的调制不稳定性增长率更大,使等离子体临界面处的调制不稳定性增长率较其余位置尤为显著。这是由于散射光使等离子体非线性增强,形成了激光场自聚焦和自成丝的缘故。     

Compton散射对等离子体中亚皮秒超高斯脉冲传输特性的影响

应用多光子非线性Compton散射模型、非线性薛定谔方程及龙格-库塔算法和变分法,研究了Compton散射对亚皮秒超高斯脉冲在等离子体传输的影响,给出了该脉冲传输演化的修正方程,并进行了数值计算,结果表明:与Compton散射前相比,Compton散射使脉宽压缩程度和非线性效应增大,脉冲展宽降低,非线性增强效应有效地削弱了色散效应;使脉宽趋于最大和最小时频率抖动,啁啾不为0;使超高斯脉冲振幅、啁啾和脉宽随传输距离增大振荡演化加快,频率和相位呈线性关系的抖动,脉冲中心位置呈准线性关系;Compton散射对超高斯脉冲保形传输有重要影响。     

硅基纳米波导交叉相位调制不稳定性分析

在考虑线性损耗的情况下,对硅基纳米波导中皮秒脉冲传输交叉相位调制不稳定性进行了仿真研究。采用微扰和线性稳定性分析方法,理论推导了调制不稳定性产生所满足的色散关系和调制不稳定性增益谱表达式。分析了脉冲光功率、线性损耗和群速度色散系数等参量对交叉相位调制不稳定性的影响,并进行了仿真分析。结果表明,即使在微弱的入射光功率下,仍然存在强烈的交叉相位调制不稳定性现象;交叉相位调制不稳定性不仅可以在反常色散区出现,而且在正常色散区也会发生。波导的线性损耗对交叉相位调制不稳定性增益谱有明显影响。     

饱和非线性下零色散附近的交叉相位调制非稳

从光纤中扩展的耦合非线性薛定谔方程组出发,在饱和非线性光纤零色散附近,研究了不同二、四阶色散参量下交叉相位调制不稳定性增益谱及其临界扰动频率、谱宽和谱峰随两光波入射功率的演化特点.研究表明,随色散参量不同,增益谱随两光波入射功率的增大可能出现三种演化形式：一是始终是两个分离的谱区;二是由开始时的两个合成一个,最后再分离成两个;三是始终是一个谱区.饱和非线性的存在则使每个谱区的谱宽、谱峰及远离零点的临界扰动频率,随两光波入射功率的增大可能呈现出先增大后减小的特点,使第二谱区靠近零点的临界扰动频率呈现先减小后增大的特点,从而可能出现两个不同的输入功率对应同一个增益峰值和谱宽的情形.色散参量对增益谱的谱峰影响小,对谱宽影响大.越靠近零色散区,每个谱区谱宽越大,越易连成一个谱区.     

用变分法研究高阶色散和五阶非线性对高斯脉冲在光纤中传输特性的影响

从修正的非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了在高阶色散和五阶非线性共同作用情况下高斯型脉冲参量随传输距离的演化方程组;求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个重要约束关系;并进一步得出了脉宽随传输距离演化的解析解和脉冲中心位置随传输距离的演化规律;描绘了高阶色散和五阶非线性下,脉宽随传输距离演化的图形.结果表明:光纤中的高阶色散和五阶非线性都会影响高斯型脉冲各个参量的演化,但脉宽和振幅间的绝热关系并未改变.高阶色散使高斯型脉冲的脉宽展宽,五阶非线性使高斯型脉冲的脉宽压缩,它们对脉宽或初始啁啾的影响可以在一定程度上抵消,从而有可能使脉冲近似实现保形传输.     

光子晶体光纤中调制不稳定现象与超连续光谱的产生

研究了光子晶体光纤中调制不稳定性效应.从非线性薛定谔方程出发，计算和分析了光子晶体光纤中反常色散区以及正常色散区内的调制不稳定性现象，详细讨论了超短脉冲的脉宽、峰值功率、高阶色散和高阶非线性效应（如脉冲内喇曼散射、自陡峭效应）对调制不稳定性产生的影响.结果表明：二阶色散对调制不稳定性的影响要远大于三阶色散，同时也发现随着初始脉冲宽度的减小，调制不稳定性旁瓣增大但是强度有所降低.另外还发现高阶非线效应如自陡峭和喇曼效应会在不同程度上抑制调制不稳定性.     

色散缓变光纤中宽带调制不稳定性谱的产生

本文报道色散缓变光纤中调制不稳定性效应研究.从非线性Schrodinger方程出发,获得了增益谱与纵向色散变化参量和光纤传输距离的一般关系.研究发现,色散缓变光纤中调制不稳定性的增益谱较常规光纤中的宽得多.调节光纤色散纵向变化参量,可以得到较宽的增益谱.该文的研究结果为光纤中利用调制不稳定性产生超短孤子脉冲提供了理论根据.     

Compton散射强光子流在等离子体通道中的传输特性

给出了冷等离子体中高阶相对论下多光下非线性Compton散射的光子流在等离子体通道中的传输方程,研究了高阶相对论效应对散射光子流传输的影响。在近轴近似下,散射强光子流依然有较浅的“势阱”方程。当散射强光子流强度较大时,高阶相对论效应变得更加重要：它减小了散射光束宽的振荡幅度,同时加快了散射光束宽的振荡速度。当散射强光子流功率大于或等于相对论临界功率时,高阶相对论效应避免了散射强光子流强度随传输距离出现无限大的奇异性。给出了散射强光子流的平衡解存在的条件。