光在各类介质一维光子晶体中的传输矩阵

利用Maxwell电磁理论,推导电磁波在一维光子晶体中传播的传输矩阵通式,进一步讨论各类介质一维光子晶体中传输矩阵通式的适用条件,并加以实例对相应传输矩阵进行验证计算,为一维光子晶体研究者、学习者提供计算理论方法参考。     

含Kerr介质二维光子晶体波导传输特性的NFDTD分析

利用非线性时域有限差分法(NFDTD)理论,导出了含Kerr介质的二维NFDTD算法的离散表达式,并对含Kerr介质点缺陷的二维光子晶体波导传输特性进行了分析,得到了相应的透射频谱和光场分布图.研究发现,对于输入该波导的归一化频率为0.419的光信号,当入射光强小于2.8×104W/m2时,信号几乎不能通过;当入射光强大于2.5×106W/m2时,信号能通过.这些结果将有助于光子晶体光限幅、光开关等器件的设计.     

Airy光束在Kerr介质中的传输特性

通过对非线性薛定谔方程的研究,得出Airy光束在Kerr介质中的崩塌功率及有效束宽演化的解析表达式。经过数值计算发现,Airy光束在聚焦的Kerr介质中,其主瓣在开始传播时始终是会聚的;当输入功率小于临界崩塌功率时,Airy光束主瓣的中心部分出现局部崩塌。在不同的Kerr介质中, Airy光束的形状和传输轨道均能保持不变,如同在自由空间中传播,但光场大小的分布,随着不同的Kerr介质会发生改变:在Kerr的聚焦介质中,光场向中心聚焦;而在散焦的Kerr介质中,光场会发散。     

Airy光束在Kerr介质中的传输特性

通过对非线性薛定谔方程的研究,得出Airy光束在Kerr介质中的崩塌功率及有效束宽演化的解析表达式。经过数值计算发现,Airy光束在聚焦的Kerr介质中,其主瓣在开始传播时始终是会聚的;当输入功率小于临界崩塌功率时,Airy光束主瓣的中心部分出现局部崩塌。在不同的Kerr介质中, Airy光束的形状和传输轨道均能保持不变,如同在自由空间中传播,但光场大小的分布,随着不同的Kerr介质会发生改变:在Kerr的聚焦介质中,光场向中心聚焦;而在散焦的Kerr介质中,光场会发散。     

新型Kerr介质中非线性光学效应的研究

本文通过z扫描方法重新研究中国茶的酒精或水溶液的非线性光学效应,表明它们仅与介质中光热感应的负透镜效应相关。 关键词：     

非线性Bragg微腔的双稳态研究

研究了一维Bragg微腔中的光学增强效应,并对F-P腔中Kerr介质的双稳态特性进行了理论分析,并得到相应的数学表达式.研究表明,对聚焦型Kerr介质（χ(3)>0）,要产生双稳态特性必须给入射光波预置一定的红移量,若是散焦型介质（χ(3)<0）则要预置一定的蓝移量.红移量（或蓝移量）的临界值与光子晶体的介质折射率、周期数、F-P腔长度、缺陷模的线宽（FWHM）等因素密切相关,它随介质折射率比、周期数、F-P腔长的增大而减小,随缺陷模的线形变窄而降低.要有效地降低非线性介质的双稳态开关阈值,除了尽可能选择较小的合适红移（或蓝移）量外,还要选择｜χ(3)｜较大的Kerr介质以增强腔内的非线性光学效应.     

Kerr介质腔中非线性J-C模型的腔场谱

研究了Kerr介质腔中非线性J-C模型的腔场谱.导出了初始光场处于任意量子态时腔场谱的计算公式,给出了光场处于数态、相干态和压缩真空态时的数值结果,讨论了Kerr效应和初始场强对腔场谱的影响.发现在光子数态的情况下,n≠1时均为2峰结构,Kerr介质使得中心频率按x(2n-1)的规律向高频方向移动,并破坏谱结构的双峰对称性;在相干态和压缩真空态情况下,当Kerr效应较弱时,非线性J-C模型中腔场谱的非经典特性较为突出,Kerr效应较强时,呈现多峰结构,谱的结构特征主要由Kerr效应决定,由于原子与腔场的耦合被抑制,腔场谱的非线性特征趋于消失.     

Kerr介质中耦合双原子的纠缠特性

研究了Kerr介质中两个耦合二能级原子的纠缠演化规律, 通过concurrence计算了系统的纠缠度, 讨论了系统初态、Kerr 介质和原子之间的偶极相互作用对腔中两个原子纠缠度的影响. 结果表明: 通过适当选取Kerr介质的耦合系数和偶极相互作用强度, 可以获得固定的两原子纠缠, 并且可以提高两原子之间的纠缠, 甚至彻底消除纠缠猝死现象. 关键词： 偶极相互作用 Kerr介质 concurrence     

基于传输矩阵法讨论光疏介质表面的全反射

探究了光在光密介质与超薄光疏介质界面处的全反射,通过在光密介质中嵌入一光疏介质薄层,利用传输矩阵法,定量地分析了入射角度以及光疏介质的厚度对反射率的影响.数值模拟结果表明,当光疏介质的厚度小于约一个波长时,即使入射角大于全反射的临界角,反射率也不一定会达到1,也就是说,光学隧道效应将会出现.     

Kerr介质对光场压缩效应的影响

通过对一个充满Ｋｅｒｒ介质的高Ｑ腔中的级联三能级原子与单模相干态场相互作用系统中，光场的压缩效应的研究，利用数值计算的方法讨论了Ｋｅｒｒ介质对光场压缩的影响，以及Ｋｅｒｒ介质存在时，激发强度及耦合系统与光场压缩的关系。     

克尔介质中光波的自衍射效率的理论计算

采用前向四波耦合的理论模型研究了薄克尔介质的厚度，吸收，入射光强等因素对光波自射效率的影响，详细分析了光波的位相变化，位相失配以及二波混频项的作用。     

Entanglement Dynamics of Atoms in Double Jaynes-Cummings Models with Kerr Medium

Entanglement dynamics of the atoms in the double Jaynes-Cummings models with the Kerr medium is studied, and the effect of the Kerr medium on that is examined. The result shows that, the Kerr medium can control the entanglement dynamics of the atoms and repress entanglement sudden death. We can obtain the maximum entanglement between the atoms by strengthening the nonlinear interaction of the Kerr medium.     

Spectrum of the Micromaser with Kerr Medium

We have established the master equation for the micromaser with Kerr medium field density operator,studied the spectrum of the micromaser with Kerr medium and analyzed the influence of Kerr effect and the detuning onthe spectrum. In the thermal-atom regime, we find that Kerr effect broadens linewidth D and increases frequency-shiftS, and that the detuning A narrows linewidth D and increases frequency-shift S as a whole. Moreover Kerr effect leadsto oscillatings more rapidly in the resonance peaks, which means that it causes quantum noise. As a whole, with theincrease of cavity-length L, the linewidth D and frequency-shift S gradually increase.     

轴对称光束的克尔透镜矩阵及其在克尔透镜锁模中的应用

在非线性薛定谔方程的基础上较严格简明地推导了克尔介质的轴对称光束及高斯光束的ＡＢＣＤ传播矩阵，该矩阵可用于设计克尔透镜锁模，以腔二端为平面镜的任意光学系统为例，获得了简单的普遍公式。     

克尔介质内飞秒光脉冲时空耦合特性的光束脉冲矩阵

完整地将光脉冲的时间分量和空间分量耦合到一起,使得时间矩阵元素内有空间变量,空间矩阵元素中也有时间变量,从而推导出描述克尔介质内飞秒光脉冲时空耦合特性的光束脉冲矩阵。     

Surface waves in a crystal with switching Kerr nonlinearity

In this paper, we explore transverse electric surface waves propagating along the crystal with jump change of Kerr nonlinearity in dependence on field amplitude. The dielectric permittivity in the proposed model of nonlinearity is characterized by abruptly changing unperturbed dielectric constant and Kerr nonlinearity coefficient from one value to another when field amplitude exceeds the threshold value of the switching field. This allows to find exact solutions of model equations in different cases of nonlinearity signs, and to obtain the dependence of wave characteristics, including total power flux, on effective refractive index in explicit form. Such solutions describe two new types of nonlinear surface waves with specific structure depending on electric field amplitude. We derive the conditions of surface domain formation. It is found that the largest percentage of radiation is concentrated within the domain.     

Kerr介质中J-C模型的色散近似耗散动力学

应用全量子论研究了含Kerr介质的Jaynes-Cummings模型在色散近似下系统和子系统的相干性丢失及纠缠特性,在输入场为相干场假设下计算了线性熵.结果表明,原子相干性丢失与Kerr效应无关,场和原子-场系统的相干性丢失因Kerr介质的存在而增强,原子与场之间的纠缠因Kerr效应而受到压制,场的相干性时间演化规律在定性和定量两方面都受到腔耗的影响.Kerr介质对场线性熵的作用要通过腔耗才能展现出来.     

用转移矩阵法研究LNN型非线性平面光波导

用转移矩阵法数值分析了芯区和衬底为非线性介质、覆盖层为线性介质结构平面光波导的传播特性,包括TM的模场分布和功率与有效折射率之间关系的分析.解析地表达了模式本征方程和功率分布,对非线性介质中电场强度与介质非线性系数的关系进行了研究.计算结果表明,TM的模场分布和功率与有效折射率及介质的非线性系数有关.     

圆柱对称光脉冲在负色散克尔介质中的传输

利用变分法得到了任意光脉冲传输的一般特性及高斯光脉冲压缩（或扩展）的必要条件，这说明在一定初始条件下时空非对称的光脉冲也可形成“光子弹”，在某些区域内，通过时空耦合作用，光束的空间会聚可以导至脉宽的压缩。