线性与非线性光晶格中偶极孤立子的稳定性

利用变分法研究了线性和非线性交叉光晶格中偶极玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)体系中物质波孤立子的稳定性.选用柱对称高斯型试探波函数,得出参数的Euler-Lagrange方程和体系的有效作用势能,根据有效势能是否具有局域最小值判断体系是否具有稳定孤立子解.结果表明,由于存在接触相互作用的空间调制,在排斥和吸引偶极相互作用下,均能形成稳定的孤立子解.给出了参数空间中存在稳定解的区域和物质波波包宽度随时间的变化曲线.     

空间调制作用下Bessel型光晶格中物质波孤立子的稳定性

利用变分法和数值计算方法研究了空间调制作用下Bessel型光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体系中孤立子的稳定性, 给出了存在随空间非周期变化的线性Bessel型光晶格和非线性光晶格(原子之间非线性相互作用的空间调制)时, 各种参数组合下涡旋和非涡旋孤立子的稳定性条件. 首先, 利用圆对称的高斯型试探波函数得出描述体系稳定性参数满足的Euler-Lagrange方程和变分法分析体系稳定性所需要的有效作用势能的表达式. 然后, 根据有效作用势能是否具有局域最小值判断体系是否具有稳定状态, 得出体系具有稳定状态时参数所满足的条件. 最后, 利用有限差分法求解Gross-Pitaevskii方程验证变分法结果的正确性, 所得结果和变分法结果一致. 关键词： Bessel型光晶格 非线性光晶格 孤立子 稳定性     

三体相互作用下Bessel型光晶格中物质波孤立子的稳定性研究

研究了两体和三体相互作用空间调制情形下Bessel型光晶格中准二维玻色-爱因斯坦凝聚体系中物质波孤立子的稳定性. 利用标准的变分法程序, 得出体系有效势能的表达式, 进而根据有效势能结构给出了体系的稳定性条件. 结果表明, 在有Bessel型光晶格和没有Bessel型光晶格的情况下, 体系均能形成稳定的孤立子解, 但是有晶格参与时, 体系有很大范围的稳定区间. 另外, 稳定性受两体相互作用和三体相互作用共同支配, 其中两体相互作用对体系的稳定性起主导作用, 三体相互作用和相互作用的空间调制只对稳定性起调节作用, 但是在特定情况下, 必须要有三体相互作用或者相互作用空间调制的参与才能形成稳定的孤立子解.     

三体相互作用下Bessel型光晶格中物质波孤立子的稳定性研究

研究了两体和三体相互作用空间调制情形下Bessel型光晶格中准二维玻色-爱因斯坦凝聚体系中物质波孤立子的稳定性.利用标准的变分法程序,得出体系有效势能的表达式,进而根据有效势能结构给出了体系的稳定性条件.结果表明,在有Bessel型光晶格和没有Bessel型光晶格的情况下,体系均能形成稳定的孤立子解,但是有晶格参与时,体系有很大范围的稳定区间.另外,稳定性受两体相互作用和三体相互作用共同支配,其中两体相互作用对体系的稳定性起主导作用,三体相互作用和相互作用的空间调制只对稳定性起调节作用,但是在特定情况下,必须要有三体相互作用或者相互作用空间调制的参与才能形成稳定的孤立子解.     

变分法研究二维光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚的调制不稳定性

利用含时变分法研究了二维光晶格中准二维玻色-爱因斯坦凝聚中的调制不稳定性. 在平均场近似下, 由准二维Gross-Pitaevskii方程出发, 利用变分法给出了调制波振幅和相位所满足的时间演化方程, 通过求解时间演化方程和能量分析法给出了发生调制不稳定性的条件, 决定于平面波振幅, 晶格强度, 调制波的波矢量和原子之间的两体相互作用.     

深光晶格势阱中凝聚体的扭结包络隙孤子

发展准离散多尺度法结合紧束缚近似,解析地研究了局陷于光晶格势阱中凝聚体的非线性动力学性质.结果发现,系统中出现稳定的对称包络孤子外,还可观察到一种新的非线性元激发:扭结包络隙孤子.有趣的是,该隙孤子并不传播且局域在初始位置,其幅度可通过光晶格势阱的晶格常数和势阱深度来调控.相应的实验方案是:通过改变形成光晶格势阱的两交叉耦合激光束之间的夹角和(或)激光光强来调控扭结包络隙孤子的幅度.     

光晶格势阱中二元凝聚体的矢量孤子的振荡和分裂

考虑外部囚禁势阱为光晶格势阱,研究了二元玻色-爱因斯坦凝聚体中亮-亮孤子的动力学行为.结果表明,亮-亮孤子的运动方向和振荡行为可以分别通过调节光晶格势阱的晶格常数和势阱深度来控制.进一步地,亮-亮孤子还可以被局域在光晶格势阱中,并且随着势阱深度的增加,局域孤子会产生分裂行为.     

Toda晶格中特定孤立子的碰撞

给出了Ｔｏｄａ晶格中单孤立子的粒子运动速度的最大值，对特定的两孤立子的碰撞进行了分析，给出了碰撞前阪立子振幅的关系，如果两孤立子的振幅差别较大，方向相同，则在碰撞过程中粒子运动速度的最大值正归是原来二孤立子运动速度振幅之差，如果方向相反，则在碰撞过程中粒子运动速度的最大值正好是原来未碰撞前两孤立子运动速度振幅之和。     

Bessel型光晶格中双组分玻色-爱因斯坦凝聚体的基态解

研究了平面Bessel型光晶格(BL)中双组分玻色-爱因斯坦凝聚(BECs)体系的基态解.从描述三维(3D)BECs体系的动力学方程Gross-Pitaevskii方程(GPE)出发,当垂直方向囚禁频率远大于平面上囚禁频率时,得到了描述2D-BECs体系的动力学方程.利用双组分BECs体系中原子之间相互作用与BL强度相互平衡的条件,得到了平面BL光晶格中2D-GPE的一组基态精确解,给出了基态的原子数分布,总原子数和能量与原子之间相互作用强度及BL势的关系.相对于单组分BEC体系,由于不同组分原子相互作用的存在,使得BL光晶格中双组分BECs基态具有更丰富的结构.当不存在不同组分原子之间的相互作用时,模型简化到单组分体系,并给出了相应的基态解,原子数分布和能量. 关键词： Bessel型光晶格 基态解 双组分玻色-爱因斯坦凝聚     

一维光晶格中玻色凝聚气体的干涉

对捕限在三维轴对称谐振势阱叠加一维光晶格的组合势中的玻色凝聚气体，文章基于平均场G-P方程并运用传播子方法，求解玻色凝聚气体基态波函数及其随时间的演化，给出了物质波干涉图样的空间分布与光晶格势周期结构之间的关系.研究表明，运用这一方法得到的光晶格势中物质波干涉条纹与光学中的多光束干涉相类似，并且与Andrews 和Peil等人的实验结果一致.物质波干涉图样随时间的演化也与Sadhan K. Adhikari通过直接数值求解G-P方程所得结果基本相同. 关键词： 玻色凝聚气体 子凝聚原子云 光晶格势 干涉     

Coupled matter-wave solitons in optical lattices

We make use of a potential model to study the dynamics of two coupled matter-wave or Bose-Einstein condensate (BEC) solitons loaded in optical lattices. With separate attention to linear and nonlinear lattices we find some remarkable differences for response of the system to effects of these lattices. As opposed to the case of linear optical lattice (LOL), the nonlinear lattice (NOL) can be used to control the mutual interaction between the two solitons. For a given lattice wave number k, the effective potentials in which the two solitons move are such that the well (V_eff(NOL)), resulting from the juxtaposition of soliton interaction and nonlinear lattice potential, is deeper than the corresponding well V_eff(LOL). But these effective potentials have opposite k dependence in the sense that the depth of V_eff(LOL) increases as k increases and that of V_eff(NOL) decreases for higher k values. We verify that the effectiveness of optical lattices to regulate the motion of the coupled solitons depends sensitively on the initial locations of the motionless solitons as well as values of the lattice wave number. For both LOL and NOL the two solitons meet each other due to mutual interaction if their initial locations are taken within the potential wells with the difference that the solitons in the NOL approach each other rather rapidly and take roughly half the time to meet as compared with the time needed for such coalescence in the LOL. In the NOL, the soliton profiles can move freely and respond to the lattice periodicity when the separation between their initial locations are as twice as that needed for a similar free movement in the LOL. We observe that, in both cases, slow tuning of the optical lattices by varying k with respect to a time parameter τ drags the oscillatory solitons apart to take them to different locations. In our potential model the oscillatory solitons appear to propagate undistorted. But a fully numerical calculation indicates that during evolution they exhibit decay and revival.     

Dynamic stability and manipulation of bright matter-wave solitons by optical lattices in Bose-Einstein condensates

An extended variation approach to describing the dynamic evolution of self-attractive Bose-Einstein condensates is developed. We consider bright matter-wave solitons in the presence of a parabolic magnetic potential and a time-space periodic optical lattice. The dynamics of condensates is shown to be well approximated by four coupled nonlinear differential equations. A noteworthy feature is that the extended variation approach gives a critical strength ratio to support multiple stable lattice sites for the condensate. We further examine the existence of the solitons and their stabilities at the multiple stable lattice sites. In this case, the analytical predictions of Bose-Einstein condensates variational dynamics are found to be in good agreement with numerical simulations. We then find a stable region for successful manipulating matter-wave solitons without collapse, which are dragged from an initial stationary to a prescribed position by a moving periodic optical lattice.     

Effect of interaction strength on gap solitons of Bose--Einstein condensates in optical lattices

We have developed a systematic analytical approach to the study on the dynamic properties of the linear and the nonlinear excitations for quasi-one-dimensional Bose-Einstein condensate trapped in optical lattices. A novel linear dispersion relation and an algebraic soliton solution of the condensate are derived analytically under consideration of Bose-Einstein condensate with a periodic potential. By analysing the soliton solution, we find that the interatomic interaction strength has an important effect on soliton dynamic properties of Bose-Einstein condensate.     

Tunable ground-state solitons in spin–orbit coupling Bose–Einstein condensates in the presence of optical lattices

Properties of the ground-state solitons, which exist in the spin–orbit coupling(SOC) Bose–Einstein condensates(BEC) in the presence of optical lattices, are presented. Results show that several system parameters, such as SOC strength,lattice depth, and lattice frequency, have important influences on properties of ground state solitons in SOC BEC. By controlling these parameters, structure and spin polarization of the ground-state solitons can be effectively tuned, so manipulation of atoms may be realized.     

光晶格中双组分玻色-爱因斯坦凝聚系统的调制不稳定性

利用线性稳定分析的方法,在不满足原子流相等的条件下,对光晶格中双组分玻色-爱因斯坦凝聚原子(BEC)系统的调制不稳定性区域与不同BEC组分的波长和不同的调制波长,以及两组分BEC间相互作用大小之间的关系进行了研究.结果显示,光晶格中双组分BEC系统的调制稳定性的区域在不满足原子流相等的条件下,随不同的波长,不同的调制和相互作用之间的大小会出现了较大的变化.相应结果可为实际应用中如何操控双组分BEC提供有用的信息.