非局域非线性耦合器中暗孤子的传输

研究了空间暗孤子在非局域非线性耦合器中的新解和传输稳定性.发现非局域非线性耦合器中存在稳定的基态暗孤子和多极暗孤子的束缚态.分析了非局域程度、非线性参数、传播常数和耦合系数变化对基态暗孤子的峰值、束宽和功率的影响.讨论了基态暗孤子和多极暗孤子的传输稳定性,发现基态暗孤子在其存在的区域总是稳定的,偶极以及多极暗孤子存在不稳定区间,稳定区间取决于传播常数和介质的非局域程度,并且多极暗孤子的稳定传输还受孤子间距的影响.     

非局域高次非线性介质中的多极暗孤子

研究一维非局域三-五次非线性模型下,暗孤子和多极暗孤子的新解和传输特性.发现非局域程度和非线性参量变化对暗孤子的峰值和束宽产生影响,并且在特定的竞争非局域非线性参数下存在稳定基态暗孤子和多极暗孤子的束缚态.另外,讨论了在局域自聚焦三次和非局域自散焦五次非线性介质中暗孤子和两极暗孤子的传输特性,发现孤子比在自散焦三次和自聚焦五次的非线性介质中传输更加稳定.进一步研究了单暗孤子和三极暗孤子的功率与传播常数和非局域程度的关系,并讨论了不同类型暗孤子的线性稳定性问题.     

非局域非线性耦合器中多极亮孤子的特性

研究了一维非局域非线性耦合器中多极亮孤子的存在条件和稳定传输.用牛顿迭代法得到了二极和三极亮孤子.由于较强的非局域响应诱导孤子间的吸引作用比排斥作用大,此时二极孤子不能稳定传输,两孤子相互吸引,融合成一个孤子.随着非局域参数的减小,非线性效应和衍射效应达到平衡时,二极孤子能稳定传播.随着传播常数的减小,孤子的幅值减小,束宽变窄,使得孤子能稳定传播.对于三极亮孤子,在非局域参数较小的时候,耦合的两个三极孤子都不能进行稳定传输.传输一段距离后三极孤子发生碰撞,融合成两极孤子,两极孤子继续传输,最终融合成为一束振荡的光束.随着非局域参数的增大,三极孤子传播的稳定性增强.当传播常数取负数时,随着其绝对值的减小,三极亮孤子的幅值增大,束宽减小,孤子传播的稳定性增强.最后,通过加入白噪声进一步验证了这些亮孤子传播稳定性.     

非宇称时间对称耦合器中的非局域孤子

研究了非宇称时间对称复数势下非线性耦合器中多类型非局域孤子的存在性和稳定性,发现基态孤子、偶极孤子、多极孤子分别从线性谱中不同的离散特征值分叉出来形成孤子族,其功率受非局域程度和传播常数的影响.在相变以下,各个类型孤子均在相对较低功率区间是稳定的.随着非局域程度的增加,基态孤子族的稳定区域变小,其他孤子族的稳定区域则变大.在相变以上,基态孤子则在相对中功率区是稳定的,并且从第二大离散特征值分叉出的偶极孤子不存在稳定区域.孤子线性稳定性分析结果中的特征值总是以共轭对的形式出现.此外,还研究了耦合系数对孤子态的影响.     

强非局域正交偏振双厄米高斯光束的传输特性

依据非局域非线性介质中双光束传输时遵循的非局域非线性薛定谔耦合方程,在强非局域情形下,通过把响应函数作泰勒展开近似取到二阶,运用变分法求出了正交偏振、中心重合的双厄米高斯光束在强非局域介质中传输时各参量演化规律和一个临界功率,并运用分步傅里叶算法数值模拟出了束宽和相位的演化规律。当两光束以临界功率入射时,得到了正交偏振、中心重合的双厄米高斯空间光孤子及其大相移演化规律。当两光束以总临界功率入射,但两束光的入射功率不等时,光束可以形成呼吸子,但随着阶数的增加呼吸子将越来越不稳定。对于各阶呼吸子,功率大的束宽都作周期性压缩振荡变化,功率小的束宽都作周期性展宽振荡变化,且两呼吸子中功率大的相移随传输距离增加更快。在厄米高斯光束阶数小于5时,变分解得到的结果与数值解吻合较好。     

椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性

研究了傍轴椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性，得到了其各参量的演化方程 及其精确解析解.通过对束宽演化方程及其精确解析解的进一步分析，发现傍轴椭圆高斯光 束在强非局域非线性介质中传输时，两横向方向束宽作周期性变化.不管初始功率为多大， 光束都将周期性的由椭圆高斯光束演化为圆对称高斯光束，再由圆对称高斯光束演化为椭圆 高斯光束；并且在演化的过程中，椭圆的半长轴和半短轴会作周期性交替变化.另外，在一 定初始功率下，傍轴椭圆高斯光束可以保持某一横向方向的束宽不变，得到光孤子. 关键词： 强非局域非线性介质 非局域非线性薛定谔方程 椭圆高斯光束 参量演化方程 空间孤子     

周期莫尔晶格中里德伯缀饰玻色气体的基态结构

里德伯缀饰和自旋轨道耦合的实验实现极大地拓宽了冷原子作为量子模拟平台的研究视野.本文研究了莫尔晶格中里德伯缀饰自旋轨道耦合玻色气体的基态结构,探索了非局域里德伯相互作用和自旋轨道耦合强度对该系统基态的影响.研究发现,当出现非局域里德伯相互作用时,系统不再具有平移对称性,倾向于形成更多更规则的周期性结构;当存在自旋轨道耦合相互作用时,系统的基态在此周期性结构的基础上,将呈现出更加丰富的内部结构.     

原子—场耦合系统中非局域性和纯度

本文讨论了光场初态和热库对原子——场耦合系统中量子非局域性和线性熵的影响。我们发现如果腔场无损耗且处于真空库，原子——场态会周期性的展现量子非局域性，原子和场的线性熵也会周期性地振荡，其周期和量子非局域性变化的周期相同。如果腔场损耗很弱而且热库的平均光子数很小，量子非局域性会消失，原子和场振荡的振幅逐渐减小。量子非局域性消失的速度取决于初始压缩相干态的幅度、腔的衰减系数和热库的平均光子数N。场越强、平均光子数和衰减系数越大，非局域性减弱的越快。     

竞争非局域非线性向列相液晶中亮孤子

针对热效应的非局域程度和分子取向效应的非局域程度不等的情况,利用JUNG P S等提出的模型研究了具有竞争非局域非线性效应的向列相液晶中的亮孤子特性.通过变分法得到光束振幅、宽度、啁啾和位相等参数随传输距离的变化规律,即光束振幅和宽度与入射光的功率息息相关,光束宽度随热非局域程度增加单调递减,随热非线性系数增加单调递增.在此基础上给出和入射光束功率密切相关的势能函数.利用势能函数预言了入射光束功率越大亮孤子宽度越小.通过解变分方程组可得,入射光功率为4或8时,光束宽度均随传输距离周期性震荡.这两个震荡趋势有明显的区别,功率为4时光束传输过程中宽度始终大于或等于初始宽度,功率为8时光束传输过程中宽度始终小于或等于初始宽度.该变化规律与数值仿真结论一致.     

基于一维间距调制型光子晶格的光传输现象

采用数值模拟方法研究了高斯光束在四种间距调制型光子晶格中的传输规律. 研究发现: 在具有两个正双曲正割势垒和矩形势垒的晶格阵列中, 光波在势垒处发生明显的衍射现象, 而在势阱处发生强烈的局域现象; 在具有两个负双曲正割势垒和负矩形势垒的晶格阵列中, 光波可在势垒处发生无反射传输或在势垒中发生局域现象; 而在势阱中振荡衰减传输. 研究还发现在低功率情况下, 负势垒支持的线性模式间可以发生振荡耦合; 高功率非线性情况下, 光波将发生局域现象. 研究结果为利用光子晶格调节和控制光波传输, 实现全光开关提供了新的思路和方法. 关键词： 调制型光子晶格 波导阵列 模式 光开关     

竞争非局域向列相液晶中艾里高斯光束的相互作用

基于JUNG P S等提出的新型竞争非局域模型数值研究了艾里高斯光束在该模型中的相互作用,采用分步傅里叶算法数值模拟艾里高斯光束在竞争型非局域非线性向列相液晶中的相互作用。结果表明,可以通过调节初始振幅、初始间距、位相差以及非局域程度控制艾里高斯光束间的相互作用。初始振幅增大会使相互作用力增大;分子取向非局域程度的增加导致艾里高斯光束宽度展宽,使反相艾里光束吸引力增强,热非局域程度的改变使初始振幅较大的反相艾里高斯光束由相互排斥作用变为相互吸引作用,使反相艾里高斯光束出现排斥和吸引作用动态平衡;同时还发现增大热非线性系数能使反相艾里高斯光束出现吸引或排斥。     

体光栅能量振荡与脉冲分裂的研究

基于修正的Kogelnik耦合波方程,研究了飞秒脉冲通过正弦型体光栅衍射后的动态衍射特性—能量振荡和脉冲分裂现象随光栅参数和读出脉冲参数的变化。结果发现,体光栅的折射率调制度和读出脉冲的中心波长对能量振荡的周期有影响,而体光栅的周期对能量振荡周期没有影响,但会影响脉冲波包中心连线与时间轴的夹角。通过双光束干涉、群速度和群时延对出现的现象进行了解释。在衍射后期,衍射脉冲分裂为双脉冲,双脉冲间隔与体光栅的厚度和折射率调制度有关,但与体光栅周期无关,通过光场传播的局域化特性对其进行了解释。     

强非局域介质中1+1维高斯型损耗空间双孤子的相互作用

研究了1+1维高斯型双光束在含小损耗的强非局域非线性介质中的传输特性。通过对该介质中光束传输遵循的非局域非线性薛定谔方程进行近似简化,得到了含小损耗强非局域非线性介质中1+1维高斯型双光束传输模型。在此基础上运用解析的方法研究了双光束传输的演化规律,得到了准双孤子解。经过进一步分析发现,在传输过程中两光束中心的轨迹为艾里函数;两光束会准周期性地碰撞、分离;随着传输距离的增大,两光束中心之间的最大距离会越来越大。另一方面,当损耗逐渐增大时,两光束的碰撞空间周期将变短,同时两光束中心之间的最大距离也越来越大。     

强非局域介质中1+1维高斯型损耗空间双孤子的相互作用

研究了1+1维高斯型双光束在含小损耗的强非局域非线性介质中的传输特性。通过对该介质中光束传输遵循的非局域非线性薛定谔方程进行近似简化,得到了含小损耗强非局域非线性介质中1+1维高斯型双光束传输模型。在此基础上运用解析的方法研究了双光束传输的演化规律,得到了准双孤子解。经过进一步分析发现,在传输过程中两光束中心的轨迹为艾里函数;两光束会准周期性地碰撞、分离;随着传输距离的增大,两光束中心之间的最大距离会越来越大。另一方面,当损耗逐渐增大时,两光束的碰撞空间周期将变短,同时两光束中心之间的最大距离也越来越大。     

部分相干光对周期性局域空心光束的影响

用旋转毛玻璃和光阑把激光变成部分相干光, 再经过双轴棱锥系统把一束平行光变成两束同频率但不同径向波矢分量的无衍射贝塞尔光, 相干叠加产生了部分相干的周期性局域空心光束. 通过干涉理论与实验结果相互佐证, 得出局域空心光束的周期为2.5 mm. 进一步探究入射光场相干度对产生局域空心光束的影响, 发现随着相干度的降低局域空心光束中心暗斑与周围光强的衬比度会降低, 但不影响局域空心光束的周期以及中心暗斑尺寸.     

石墨烯表面涡旋光束的局域动力学特性分析

结合角谱展开方法和矢量势方法,推导了拉盖尔高斯涡旋光束在石墨烯表面反射后的电磁场分量显式表达式。分析了光束的入射角和拓扑荷数,以及石墨烯-衬底系统的费米能量和磁场对涡旋光束在石墨烯表面反射后局域动力学特性的影响。数值结果表明,石墨烯表面反射涡旋光束的能量、动量、自旋/轨道角动量密度分布随着光束入射角和拓扑荷数的变化发生显著变化。同时,改变石墨烯-衬底系统的费米能量和磁场可以有效调节反射涡旋光束的局域动力学特性。为基于涡旋光束局域动力学特性对石墨烯的表征以及基于石墨烯对涡旋光束的调控奠定了理论基础。     

梯度折射率非局域介质中空间孤子振荡行为研究

应用等效粒子近似方法研究了光学空间孤子在带有局域和非局域非线性横向非均匀介质中的传输动力学行为.发现孤子在传播过程中横向的周期性振荡.折射率调制幅度和波导的归一化宽度决定了振荡周期的大小.介质的非局域对振荡振幅有着较小的影响.模拟了孤子传输过程,所得数值结果与理论分析符合很好.此外,模拟传输还发现多孤子束缚态能够在这个模型中稳定传播.这种振荡特性或许可以应用于光学路由器、转换器、开关等.     

抽运光对激光束空间分布影响程度的估算方法研究

为便于评价两种光场空间分布之间的偏离程度，引入一个数学参数δ进行研究。将该参数应用到谐振腔内分析了抽运光空间分布对基模振荡光光束质量的影响。这种影响主要表现为：若抽运光在激光介质中引起非均匀的增益分布，基模振荡光将偏离高斯分布。利用δ参数对这种影响的程度进行了定量估算。定量研究表明：δ参数可以直观地反映泵浦光分布对激光器光束质量的影响程度，而且在激光器的设计中δ参数的大小可衡量泵浦光分布的优劣。对于端面泵浦二极管泵浦固体激光器（DPL），稳恒运转下最理想的抽运光分布形式是高斯型抽运光，其半径等于谐振腔的基模高斯振荡光半径。     

啁啾艾里光束在非局域介质中的传播特性

本文基于包含非局域非线性效应的非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶变换方法,详细研究了竞争非局域非线性介质中啁啾艾里光束的传输动力学特性。结果表明:啁啾可以改变单艾里光束的传输速度,且啁啾越大,脉冲偏移速度越大,但啁啾对光束的呼吸周期和振幅影响却不大。当初始输入为啁啾双艾里光束时,在弱非局域介质中,啁啾会使两光束间的排斥力增强,从而影响孤子的呼吸周期;而在强非局域介质中,两光束的相互作用较为复杂,表现为结构复杂的准周期特性,啁啾会导致准周期结构的周期变化,且随着啁啾绝对值的增大,准周期结构的周期变大,光束衍射增强。     

负性介电各向异性向列相液晶中空间光孤子的理论研究

对非局域非线性介质向列相液晶中介电各向异性为负时的情况进行了研究.理论研究表明,负性介电各向异性的向列相液晶具有负的非线性系数.文中给出了其空间非局域响应特征宽度和非线性系数的表达式,并求出了其非局域响应函数;其次,用数值计算的方法给出了其空间孤子的传输结果.最后,研究了光束功率和偏置电压的改变对负性介电各向异性向列相液晶中光束传输的影响,发现偏置电压的改变会导致光束在负性介电各向异性液晶中形成孤子所需的临界功率发生改变.