二维PT对称晶格势中的多极光孤子

基于改进的平方算符方法和傅里叶配点法,研究了二维宇称-时间(PT)对称的三角-高斯晶格势中二极、三极和四极光孤子的传输特性。结果表明:三极孤子的光场分布随参数变化而变化,不存在稳定的三极孤子;二极、四极孤子的功率随传播常数的增大而增大,随调制深度的增大而减小;孤子稳定性决定于晶格的调制深度和传播系数,对于给定的调制深度,孤子存在一个稳定性范围;当调制深度增加时,二极孤子的稳定性范围先减小后增大,而四极孤子则先呈波浪式增大后减小。     

强非局域光晶格中空间孤子的脉动传播

根据强非局域结构中空间孤子的演化方程——非局域非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法,对一维强非局域光晶格结构中空间孤子的脉动传播进行数值研究.分析了孤子的初始光束能量、非局域程度、光晶格调制强度、光晶格周期以及线性折射率的纵向调制率与空间孤子的脉动传播周期之间的关系,并对影响脉动传播的内在物理机制进行了讨论.同时,还研究了在线性折射率纵向调制情况下强非局域光晶格结构中空间孤子传输的开关行为. 关键词： 非局域非线性薛定谔方程 光晶格 空间孤子 光开关     

强非局域非线性介质中的二维库墨-高斯孤子簇

利用自相似技术求解一个在强非局域非线性条件下的(2+1)维非线性薛定谔方程,得到一个精确的库墨-高斯解析解,数值模拟与解析解的一致性表明,这种库墨-高斯孤子形成了一类空间孤子簇.发现这种非局域孤子具有较大的相移.     

光晶格作用下里德伯冷原子系统中的二维空间光孤子

实现高维光孤子是非线性光学研究中一个长期的目标.本文设计了一个里德伯冷原子与贝塞尔晶格势耦合的系统,发现了一系列稳定的二维空间光孤子簇,包括基极孤子、二级孤子、四级孤子和涡旋孤子.研究表明,光传播系数、非局域非线性系数、贝塞尔晶格常数可以用来调控光孤子的产生、空间分布及演化;在系统参数的调控下,该光孤子簇具备空间稳定性,能够在一定距离内稳定传播.本研究为高维空间光孤子的产生和调控提供了一种新的思路.     

分数阶衍射蜂窝晶格中带隙涡旋孤子的传输与控制

基于分数阶非线性薛定谔方程,研究分数阶衍射效应下蜂窝晶格中带隙涡旋光孤子的存在性与传输特性.首先采用平面波展开法得到蜂窝晶格能带结构,其次在带隙结构中分别采用改进的平方算子迭代法、分步傅里叶法和傅里叶配置法研究含有蜂窝晶格势的分数阶非线性薛定谔方程中带隙涡旋孤子的模式及其传输特性.研究结果发现带隙涡旋孤子的传输特性受Iévy指数和传播常数的影响.在稳定区间,带隙涡旋孤子可以稳定传输,而在非稳定区间,带隙涡旋孤子会随着传输距离的增加而逐渐汇聚,失去环状结构演变为基孤子.且Lévy指数越大,带隙涡旋孤子能够稳定传输的距离越长,功率越低.此外,相邻晶格同相位两个带隙涡旋孤子与旁瓣能量相叠加,反相位两带隙涡旋孤子与旁瓣能量相抵消,传输过程中逐渐失去环状结构,演化为类偶极子模式,且受方位角调制影响而周期性旋转.在非相邻晶格处两带隙涡旋孤子,由于旁瓣影响较小,带隙涡旋孤子在传输过程中能较好地保持环状结构.     

无偏压的串联光折变晶体回路中高斯光束传播特性调节

根据串联光折变晶体回路中独立空间孤子对理论,研究了明暗孤子对之间的相互依赖特性.假设一束暗孤子波和一束高斯光束分别入射到回路中两块晶体上,利用数值计算方法讨论了改变其中暗孤子光束的强度对高斯光束在另外一个晶体中传播特性的影响.结果表明,调节暗孤子的强度能够影响高斯光束的传播特性,可以决定高斯光束在晶体中是否能够演化为稳定传播的明孤子波 关键词： 非线性光学 光折变效应 光折变空间孤子对 高斯光束     

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.     

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.     

激子极化激元凝聚体中的二维亮孤子

在非保守非线性系统中,产生孤子的基本物理机理是系统的动能与非线性、以及增益与耗散达到双动力学平衡.如何在该系统中产生稳定的自由高维孤子是目前孤子理论具有挑战性的前沿课题.本文提出了一种在激子极化激元玻色-爱因斯坦凝聚体中实现二维自由亮孤子理论方案,即通过时间周期调制相互作用以及增益与耗散双平衡的物理机理产生稳定的二维自由空间亮孤子.为此,首先通过拉格朗日量变分法得到了二维亮孤子参数的动力学方程,得到其动力学稳定的参数空间.其次,数值模拟广义增益耗散Gross-Pitaveskii方程的含时演化,验证了二维亮孤子的稳定性.最后,加入高斯噪声模拟真实实验环境,发现在实验可观测的时间范围内,二维亮孤子是稳定的.本文的实验方案打开了在非保守系统中研究高维自由空间亮孤子的大门.     

(1+2)维各向同性介质中的旋转椭圆空间光孤子

从(1+2)维非局域非线性薛定谔方程出发, 通过坐标变换得到了旋转坐标系下的非局域非线性薛定谔方程. 假设响应函数为高斯型, 用虚时间法数值求解了旋转坐标系下的非局域非线性薛定谔方程的静态孤子解, 迭代出了不同非局域程度条件下的静态椭圆孤子数值解. 最后采用分步傅里叶算法, 以迭代的孤子解作为初始输入波形, 模拟了在不同的非局域程度条件下, (1+2)维椭圆空间光孤子的旋转传输特性. 强非局域时, 椭圆光孤子的长轴方向和短轴方向波形都是高斯型, 其他的非局域程度下, 不是高斯型. 由此表明：(1+2)维椭圆光孤子对非局域程度依赖性很强. 旋转角速度和功率均与非局域程度以及孤子的椭圆度有关.     

Tunable soliton self-bending in optical lattices with nonlocal nonlinearity

We address the phenomenon of soliton self-bending in Kerr-type nonlocal nonlinear media with an imprinted transverse periodic modulation of the linear refractive index. We show that the imprinted optical lattice makes possible to control the mobility of soliton by varying the depth and the frequency of the linear refractive index modulation.     

一维光学格子孤子的传输特性及控制研究

利用解析和数值方法研究了在具有横向折射率周期性调制的克尔型非线性介质中光学格子孤子的传输，得到了孤子参数的演化方程以及格子孤子的形成和稳定传输的条件.结果表明：当光束的入射角小于某临界角度时，光束可被类似波导形式的路径俘获而稳定传输，该临界角随折射率调制周期、调制深度的增加而增大，且光束越窄临界值越大.此外，线性空间啁啾虽然对光束传输的中心位置没有任何影响，但会导致光束发散从而破坏格子孤子的形成和稳定传输，对此提出了采用特定功率取值来补偿啁啾作用从而形成格子孤子的方案. 关键词： 光孤子 光学格子 光传输 矩方法     

Dark Solitons in FPU Lattice Chain

Based on multiple scales method, we study the nonlinear properties of a new Fermi-Pasta-Ulam lattice model analytically. It is found that the lattice chain exhibits a novel nonlinear elementary excitation, i.e. a dark soliton. Moreover, the modulation depth of dark soliton is increasing as the anharmonic parameter increases.     

具有振幅调制的光学格子中光束的演化研究

利用变分原理和数值模拟的方法研究了光束在光传输方向的横截面上存在着具有振幅调制的光学格子时的演化,得到了光束宽度、振幅、光束的波阵面曲率随传播距离的演化形式.通过将光束的传输类比于粒子的运动,发现光束参量的条件存在三个区域,在不同的区域光束将在光格子的调制下有不同的传输形式,光格子振幅调制系数在各个区域起到了重要作用.光学格子中周期格子的作用有类似非线性的很好的特性,周期格子的引入提供了更好地控制格子孤子形成和传输的参考条件.     

非线性光学格子中的光束演化研究

研究光学格子中(即在光传输的横截面上存在周期格子势的调制)光束的演化，利用变分原理，求出了光束宽度、振幅、频率啁啾参量随传播距离的演化形式.发现光束宽度与调制周期的比值必须小于一定的值才能形成孤子的传输；同时，还得到了光束在不同的条件下存在着不同的传输过程.光学格子中周期格子的作用有类似非线性的良好的特性，周期格子的引入提供了可以更好地控制格子孤子的形成和传输的参考条件.     

一种新型光格子中孤子的控制(英文)

本文数值研究了一种纵向呈周期性指数调制的克尔非线性光格子中空间孤子的控制和导向.结果表明,这种光格子能提供更大范围的孤子控制,通过合理设计光格子的参数如光格子的深度、横向调制频率、纵向调制周期以及输入波束的参数可以实现孤子的控制.     

电磁诱导透明系统中的暗孤子

利用电磁诱导透明效应提供的高色散和非线性系数, 研究暗孤子的形成环境以及孤子演化与环境参数的关系. 为了提高电磁诱导透明的稳定性和可操作性, 用双势阱半导体作为基质材料. 将量子理论和经典场理论结合, 获得了非线性薛定谔方程. 以非线性薛定谔方程为基础, 研究暗孤子的形成条件, 以及孤子演化与环境参数的关系. 研究结果表明: 当介质为反常色散同时交叉相位调制为负时, 在该介质中可以形成和传播暗孤子; 暗孤子演化中, 脉宽、灰度与相位相互关联, 脉宽越小、灰度越大, 相位增长越迅速. 此外, 研究了系统的调制不稳定性, 探讨了在调制不稳定下的增益谱.     

Solitons in PT–symmetric optical lattices with spatially periodic modulation of nonlinearity

We study the existence and stability of solitons forming in PT–symmetric optical lattices with spatially periodic modulation of the local strength of the nonlinear media. We found that the spatial modulation of the nonlinearity significantly affects the stability of solitons in PT–symmetric optical lattices. With the decrease of the strength of nonlinear refractive index modulation, the soliton's stability domain increases, whereas with the increase of the period of nonlinear refractive index modulation, the corresponding soliton's stability range narrows. In addition, we also investigate the influence of variation of the amplitude of the linear PT–symmetric lattice potential on soliton dynamics, in the presence of spatially periodic modulation of nonlinearity.     

Spatial soliton steering induced by weak nonlocality in optical lattices

We investigate the soliton steering in weakly nonlocal nonlinear media with harmonic modulation of the refractive index. It is shown that the weak nonlocality originated from the nonlocal nonlinear response of medium induces a transverse modulation of the refractive index, which leads to the occurrence of interplay between the weak nonlocality-induced transverse modulation and the harmonic modulation. Thus, one can control the soliton steering in weakly nonlocal medium, such as nematic liquid crystal, by employing the competition between the weak nonlocality parameter and the lattice depth.