TOD效应对超短光孤子脉冲自频移的影响研究

对包括拉曼散射和TOD（Third-Order Dispersion）效应在内的超短光孤子脉冲传输的特性分析的基础上，通过数值模拟、分析、拟合得出了TOD效应引起的孤子自频移量与距离（Z）、脉冲宽度（T0）和参量 之间的量化关系。完善了以前只考虑拉曼散射效应的孤子频移量的计算公式。对孤子自频移引起的脉冲延时进行了研究。研究结果表明由TOD效应引起的孤子频移量 ，孤子总的脉冲延时量 ，由TOD效应引起的孤子脉冲延时 。该结果为研究基于飞秒量级的高速光开关有重要的意义。     

Compton散射对磁化等离子体光子晶体色散特性的影响

利用多光子非线性Compton散射模型和有限时域差分法,对Compton散射对磁化等离子体光子晶体色散特性的影响进行了理论分析和数值模拟,提出了将入射光和Compton散射光作为磁化等离子体光子晶体中产生色散的新机制。研究结果表明,与Compton散射前相比,Compton散射使零色散频率和截止频率增大,零色散线相对于平带有一定的偏离,截止频率点色散线位置上升,上、下色散曲线分别呈现更加明显的非线性增加和减小的趋势。背景的相对介电函数增加到一定值时,散射使出现的全方向带隙的归一化频率增大,带隙中心位置下降较快,带隙宽度增加较大,波矢偏离周期平面较明显,本征模的截止频率较大,理论计算和数值模拟吻合得很好。     

三阶色散对拉曼频移的增强和抑制作用

基于光子晶体光纤(PCF)中脉冲演变遵循的非线性演化方程,用数值方法研究了三阶色散(TOD)对孤子拉曼自频移(RIFS)的影响.结果表明,在反常色散区,正的三阶色散对孤子拉曼自频移有抑制作用,而负的三阶色散却对频移有增强作用.当输入脉冲较窄,色散波产生的距离较短时,由于频谱反弹效应,三阶色散对频移增强的作用在光纤的零色散波长处会被抑制.输入脉冲的峰值功率和形状对拉曼频移被抑制所需光纤的长度有重要的影响.在正常色散区,三阶色散对拉曼频移的影响可忽略不计.     

Compton散射对光纤中孤子压缩态传输的影响

应用非线性量子理论和修正非线性Schrodinger方程,研究了多光子非线性Compton散射对孤子压缩态传输的影响,给出了孤子传输的压缩比.研究发现,在理想一阶孤子附近,随振幅的增大,散射能使孤子的最小压缩比更小,即能得到更大的孤子压缩态.随损耗的增大,压缩态呈较缓慢的减小.在相同损耗情况下,随振幅的增大,得到的最小压缩比所需传输距离较散射前短一些.     

Compton散射对相对论正负电子对等离子体横色散的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和正负电子对等离子体横介电系数公式,对无磁化、无碰撞、各向同性极端相对论正负电子对等离子体横色散进行了解析研究和数值计算,给出了散射下的相对论性费米分布、线性色散表达式及横色散解析解和数值解曲线。结果表明,与散射前相比,解析解横色散曲线中的短波曲线变长,长波曲线变短,不连续区间向左和向上移动。这主要是由于散射使正负电子对等离子体频率增大、短波成分增大、长波成分减小的缘故。数值解横色散曲线将两个不连续的长短波解析曲线完全连接起来,成为一条光滑的色散曲线。这主要是由于散射使正负电子对等离子体中出现极端相对论几率大大增强、粒子耦合密度和温度增大,使高频色散成分增多、整体色散增强的缘故。     

Compton散射下等离子体初温对质子产生的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和二维particle-in-cell(PIC)粒子模拟程序,研究了Compton散射下等离子体初始温度对质子产生的影响,并进行了数值模拟。结果表明:与Compton散射前相比,随着等离子体初始温度的增加,产生的质子数有更显著的增加,靶前和靶后质子能谱曲线趋于平滑,加速质子数量的差别减小。当入射激光强度增强时,随着等离子体初始温度的增加,质子增加的相对幅度有明显减小。当入射激光强度减弱时,随着等离子体初始温度的增加,质子能谱曲线仍有清晰的区别,质子数量和速度都有明显的增加。     

Compton散射下全内反射光子晶体光纤中的自相位调制

应用多光子非线性Compton散射概念和电子与多光子集团非线性散射模型,建立了全内反射光子晶体光纤中耦合啁啾脉冲激光的输运方程,理论分析和数值模拟了该过程中Compton散射对自相位调制的影响.研究发现,散射光使耦合啁啾脉冲的自相位调制加强,光纤的感应电极化强度、反转粒子数密度和增益增大,相位变化加快,受激辐射截面减小,增益相移在自相位调制中的作用不可忽略.     

超短DM光孤子系统中自频移影响及其抑制方法

针对色散管理孤子系统中孤子幅度、脉宽等参数的动态周期变化特性,采用时域和导频滤波复合控制方法,建立了光脉冲的传输方程,研究了短皮秒DM光孤子系统中控制孤子自频移（SSFS）影响的可行性和有效性,采用变分法分析了高速DM啁啾高斯准孤子在喇曼自频移条件下传输演化特性,采用沿线上导频滤波控制方法,将自频移控制在设计范围内,稳定了孤子中心频率。对40Gbit／s长距离高速DM孤子传输系统的传输特性进行了数值模拟,所得结果与理论分析完全一致。     

色散缓变光纤中Raman孤子自频移效应的研究

利用绝热扰动法研究了色散缓变光纤中Ｒａｍａｎ孤子自频移效应，得到了色散缓变光纤中Ｒａｍａｎ孤子自频移的表达式。结果表明：光纤色散变化率存在一个可以有效抑制孤子自频移的阈值，当光纤色散变化率大于这个阈值时，色散缓变光纤可以抑制孤子自频移，而当光纤色散变化率小于这个阈值时，色散缓变光纤不仅不能抑制孤子自频移，反而加剧孤子自频移。     

Compton散射下强激光等离子体的辐射阻尼效应

为了研究Compton散射对强激光等离子体中辐射阻尼效应的影响,采用多光子非线性Compton散射模型、相对论理论和洛伦兹变换方法,对Compton散射对不同极化激光在等离子体中产生辐射阻尼效应的影响进行了理论分析和数值计算。提出了将Compton散射光作为等离子体产生辐射阻尼效应的新机制,给出了辐射阻尼满足的修正方程。结果表明,Compton散射使等离子体辐射阻尼效应对电子运动产生重要作用的几率增大,这主要是由于产生这种作用所需的入射激光强度降低,从而使电子频率增大、电场耦合频率增大的缘故。多光子非线性Compton散射光是产生和提高等离子体辐射阻尼效应的一个重要机制。     

三阶色散对光纤中基孤子脉冲传输的影响

通过数值求解非线性薛定谔方程,研究了三阶色散效应对基孤子脉冲在单模光纤中传输的影响.结果表明,在三阶色散作用下,基孤子脉冲在传输过程中被展宽,峰值能量逐渐减小,脉冲形状发生畸变,脉冲的中心偏向一侧,并形成非对称的拖尾振荡结构;当与二阶色散共同作用时,三阶色散引起的脉冲振荡会变缓.考虑非线性效应后,在一定程度上补偿了由于色散效应导致的峰值功率的减小,同时抑制了非对称拖尾结构的产生.     

三阶色散对超高斯型脉冲传输特性的影响

从修正的非线性Schr?dinger方程出发,采用变分法,导出了在三阶色散情况下超高斯型脉冲参数随传输距离的演化方程组及其解,讨论了三阶色散对光纤中不同锐度超高斯脉冲传输特性的影响。求出了振幅与脉宽、脉宽与啁啾、啁啾与频率及中心位置之间的三个解析约束关系,得出了脉宽随传输距离演化的解析解,用龙格-库塔法进行数值求解描绘了不同锐度下三阶色散对光纤中超高斯脉冲的脉宽的影响。结果表明：超高斯型脉冲满足绝热特性,色散系数增大到0.3或脉冲前后沿锐度系数m≥3时,脉冲信号便会明显地被展宽,其周期也大幅度地变大。     

Compton散射下光折变晶体中的孤子传输特性

应用多光子非线性Compton模型和耦合非线性薛定谔方程,研究了Compton散射 下光折变晶体中的孤子传输特性,研究结果表明,光折变晶体热透镜效应的实质,是晶体内形成的光孤子与空间电荷场中的孤子传输与耦合的过程。其耦合特性不仅与两波导中的孤子的相对相位有关,而且与Compton散射有关。当两波导中的孤子的相对相位相同或相反,散射都会使它们之间发生能量交换和交换能量的周期发生变化,从而使形成的孤子的轮廓变得模糊。即使在光沿着晶体的光轴方向传输,也有发生双折射的可能性。     

光纤中随时间变化的三阶非线性对类明孤子传输特性的影响

从MNLS方程出发,考虑三阶非线性微扰的作用,采用变分法,求得拉格朗日密度函数表达式。在此基础上,推出了类明孤子脉冲参数随传输距离的演化方程组,讨论了三阶非线性微扰对类明孤子传输特性的影响。     

周期三阶色散对色散管理孤子传输的影响

建立了含有三阶色散的色散管理系统模型,研究了周期三阶色散对色散管理孤子传输的影响.结果表明,三阶色散独立于其它效应,它导致色散管理孤子出现显著的线性延时和轻度崩塌,而且它对色散管理孤子的影响在传输距离上可平均.若周期性地改变光纤的三阶色散系数,可有效避免它对色散管理孤子传输的影响.