指数响应的强非局域介质中正交偏振双厄米高斯光束传输特性

运用变分法研究了具有e指数响应的强非局域介质中两束正交偏振、中心重合的厄米高斯光束的传输特性,得到了光束各参量的演化方程和一个临界功率Pc。当两光束以临界功率入射时,可以形成厄米高斯型空间光孤子;当两光束以总功率2Pc入射,但两光束入射功率不相等时,两光束可以形成厄米高斯型呼吸子。通过数值模拟研究发现,低阶光束时,可以得到近似孤子解;当光束阶数大于3阶时,则得不到孤子解。比较变分解与数值解,结果表明在光束阶数小于3阶时,变分解较好的反映了具有e指数响应的强非局域介质中两束正交偏振、中心重合的厄米高斯光束的传输特性。     

强非局域介质中的厄米-椭圆高斯空间光孤子

研究了傍轴厄米-椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性.依据强非局域介质响应函数特征宽度远大于光束束宽,对非局域非线性薛定谔方程进行了近似简化,得到了介质响应函数为椭圆对称情形下的强非局域模型.在此基础上利用分离变量法得到了厄米-椭圆高斯空间光孤子解析解及其形成的条件.进一步研究发现,随着厄米-椭圆高斯空间光孤子阶数的增大,光束束宽增大,介质的非局域程度相对减弱;要获得高阶椭圆高斯空间光孤子,必须提高非局域介质的非局域程度.最低阶的厄米-椭圆高斯空间光孤子就是椭圆高斯空间光孤子.     

梯度折射率介质中离轴椭圆厄米高斯光束的传输

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,对离轴椭圆厄米高斯光束在梯度折射率介质中传输做了研究,得到了一般的解析传输公式,并利用此解析式进行数值计算和分析,讨论了梯度折射率介质对离轴椭圆厄米高斯光束传输特性的影响。结果表明:介质梯度折射率对离轴椭圆厄米高斯光束传输性质有影响。     

非局域椭圆厄米—高斯空间光孤子与相移

研究了椭圆厄米-高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性。依据强非局域介质响应函数特征宽度远大于光束束宽的原理,对介质响应函数做两次泰勒级数展开,都近似取到二阶,得到了非局域非线性薛定谔方程对应的近似的拉格朗日密度函数。在此基础上,运用变分法得到了椭圆厄米-高斯光束各参量的演化方程、演化规律和两个临界功率。当光束、响应函数的椭圆率满足一定条件时,两个临界功率可以相等。当初始功率等于这一临界功率,光束从光腰处入射时,可得到椭圆厄米-高斯空间光孤子。进一步分析发现椭圆厄米-高斯空间光孤子的相移与介质椭圆率和孤子阶数有密切关系,当介质椭圆率和孤子阶数取不同值时,可产生大的正相移、零相移,甚至负相移。     

双曲正割型光束在强非局域介质中的传输特性

运用变分法研究了1 1维双曲正割型光束在强非局域非线性介质中的传输特性,得到了光束各参量的近似演化方程以及束宽的近似演化规律和一个临界功率。当初始功率大于临界功率时,双曲正割型光束在强非局域非线性介质中传输时,束宽按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数作周期性压缩变化;反之,当初始功率小于临界功率时,其束宽按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数作周期性展宽变化;当初始功率等于临界功率时,可以近似得到双曲正割型空间孤子。在束宽远小于强非局域非线性介质响应函数的响应宽度(束宽比α<0.300)的前提下,得到的结果与数值解基本一致。     

强非局域介质中高斯光束参量演化规律的分析

光束存非局域非线性介质中传输时遵循非局域非线性薛定谔方程（NNLSE）。对应用变分法得到的傍轴高斯光束存强非局域非线性介质中的束宽演化方程进行了简化，消除了由于强非局域非线性介质响应函数作泰勒级数展开产生的势函数假根的影响；求出了傍轴高斯光束各参量的演化表达式。结果表明，傍轴高斯光求存强非局域非线性介质中传输时束宽的近似演化规律为正弦函数和余弦函数，并存在一个临界功率。当初始功率等于临界功率时，可以得到空间光孤子。对于一般情形，束宽作周期性压缩或展宽变化。当束宽比α≤0．3时，所得结果与非局域非线性薛定谔方程的数值解基本一致。     

双曲正割光束在强非局域对数饱和型非线性介质中的传输特性

从非局域非线性薛定谔方程出发,依据对数饱和型非线性介质中非线性折射率的变化规律,求出了1+1维双曲正割光束在强非局域对数饱和型非线性介质所对应的拉格朗日密度函数的近似表达式。在此基础上,利用变分法得到了光束各参量的演化方程。从光束各参量的演化方程出发,进一步得到了光束各参量的演化规律,并由此得到了一个临界束宽。当光束初始束宽等于临界束宽时,并且从束腰处入射时可以得到稳定的1+1维双曲正割型空间光孤子;在一般情形下,光束初始束宽不等于临界束宽时,得到了束宽振荡的1+1维双曲正割型空间呼吸子。     

自动锁定的高阶厄米高斯模的产生

采用入射光与谐振腔模式失配的方法利用模式转换腔将基模高斯光束转换成高阶厄米高斯模;基于不同阶模式对应的共振腔长非简并和输出幅度非简并的特性,设计了一种用于光学模式转换腔模式自动搜寻与锁定伺服系统,在实验上获得了稳定的厄米高斯模TEM00,TEM10和TEM20。     

厄米-高斯光束在饱和非线性介质中的传输特性

为了研究厄米-高斯光束在光折变饱和非线性介质中的传输特性,采用有限差分方法数值求解了光波演化方程,理论分析了厄米-高斯光束的传输特性。结果表明,1维1阶、2阶和3阶厄米-高斯光束在光折变非线性介质中传输时,在合适的非线性条件下,均可以形成呼吸模式的孤子;随着非线性的加大,厄米-高斯光束的光场分量之间的相互分离趋势将逐渐变弱,同时,每个光场分量的振幅起伏效应会更加明显;改变厄米-高斯光束的入射位置、入射角度对其传输特性没有影响;2维厄米-高斯光束的传输特性和1维情况是类似的。厄米-高斯光束的这些特性在光开关领域有一定的应用前景。     

外加电场双光子光伏光折变晶体中的空间孤子

证明在外加电场的双光子光伏光折变晶体中存在明、暗稳态空间孤子波,它源于双光子光折变效应。结果表明：当光伏效应可以忽略时,这种孤子类似于双光子屏蔽孤子;当没有外加电场时,它退化成闭路条件下的双光子光伏孤子。在不同条件下屏蔽孤子和光伏孤子理论都可以从这一统一理论中得到。     

双光子光折变材料中低振幅屏蔽光伏空间孤子

为了得到低振幅双光子屏蔽光伏空间孤子的结果,对外加电场的双光子光伏光折变介质中低振幅空间孤子进行了研究。给出了低振幅双光子屏蔽光伏亮和暗孤子的解析表达式,并推导出了孤子宽度的显式表达式。结果表明,低振幅双光子屏蔽光伏孤子可以看成是双光子低振幅屏蔽孤子和双光子低振幅光伏孤子的统一形式。当外加电场很强可忽略光伏效应时,它转化成低振幅屏蔽孤子;当外偏压为0时,它相当于开路或闭路的低振幅光伏孤子。该研究结果为空间光孤子理论的发展提供了理论依据。     

非局域多色矢量孤子

数值研究了弱非局域kerr介质中的多色矢量孤子，表明该介质能以更小入射功率支持该矢量孤子且能使其稳定传播。形成孤子时的宽度谱都随着波长增大而增大，与光束的入射功率谱无关；而等光强入射时形成的光强谱却随着波长增大而减小。通过比较发现弱非局域情况下的光强谱和宽度谱变化规律比强非局域情况更明显。     

高斯光束在对数型非线性介质中的传输特性

根据对数型非线性介质中高斯光束的束宽和波阵面曲率变化所满足的耦合方程,采用数值计算对高斯光束的传输特性进行了详细的分析。结合相图分析了高斯光束在不同初始条件下束宽与波阵面的变化情况。利用力学类比,讨论了高斯光束在传输过程中形成的对称呼吸模式与不对称呼吸模式的空间孤子。     

非局域非线性中奇异空间光孤子传输特性研究

基于非局域非线性介质中空间光孤子的理论模型,采用分部傅里叶算法,我们研究了空间孤子在二维非局域非线性介质中的传输特性及其稳定性。结果表明,在该介质中存在Laguerre-Gauss（拉盖尔-高斯）型的空间孤子;孤子的传输特性受非局域介质的调制系数、调制深度,以及光束的初始条件等调控,并且传输距离的越大,影响越显著。本文的结果对完善和充实空间孤子理论体系有重要意义。     

非局域空间光孤子的理论研究进展(1)-弱非局域篇

本系列论文对非局域空间光孤子的理论研究进展进行了综述。弱非局域篇讨论在弱非局域程度条件下空间光孤子的传输特性。     

厄米-高斯型短脉冲在光纤中传输特性的变分研究

本文首先提出了含有位置和频率参量的啁啾厄米 -高斯函数 ,然后从非线性薛定谔方程出发 ,用变分法研究了厄米 -高斯型短脉冲在光纤中的传输特性 ,导出了脉冲各参量在光纤中演化的一级近似耦合微分方程组。     

有耗介质中时域精细积分方法的数值色散分析

分析了时间步长、空间步长、电导率和电磁波传播方向对时域精细积分(PITD)方法的数值损耗和数值色散的影响。结果表明:PITD的数值损耗大于电磁波的真实损耗,其数值波速可以大于电磁波的真实波速。PITD的数值损耗和数值色散都基本上不受时间步长的影响。随着空间步长的减小,PITD的数值损耗和数值色散的误差都逐步减小。当电导率较小时,PITD的数值损耗和数值色散的误差比时域有限差分(FDTD)方法的大。但当电导率较大时,PITD的数值波速却比FDTD的数值波速更加接近于电磁波的真实波速。PITD的数值损耗和数值色散的各向异性在三维情况下的值要大于其在二维情况下的值。数值算例表明:对良导体而言,PITD比FDTD拥有更高的计算精度和更快的计算速度。