Evolution of Bright Screening-photovoltaic Spatial Optical Solitons

A numerical analysis of the dynamical evolution of bright screening-photovoltaic (SP) spatial solitons in biased photovoltaic-photorefractive materials in the case of neglecting the material loss and the diffusion is presented. When an incident optical beam is a bright SP soliton, the beam propagates along a linear path with its shape kept unchanged. When the incident optical beam is slightly different from a bright SP soliton, the beam reshapes itself and tries to evolve into a bright SP soliton after a short distance. However, when the incident optical beam is significantly different from a SP bright soliton, the beam cannot evolve into a stable bright SP soliton, and tends to experience periodic compression and expansion. For a low-intensity input beam, the wave experiences a periodic process of compression first and then expansion during the initial part of the cycle. For a high-intensity input beam, however, the wave will initially diffract and then experiences compression during the cycle.     

STABILITY OF BRIGHT SCREENING-PHOTOVOLTAIC SPATIAL SOLITONS

We present a theoretical analysis of the stability of screening-photovoltaic (SP) spatial solitons in biased photovoltaic-photorefractive materials in the case of neglecting the loss of the material and the effect of diffusion. When an incident optical beam is a SP soliton, this beam propagates along a linear path with its shape kept unchanged. When the maximum amplitude, width and functional form of an incident optical beam are slightly different from those of a SP soliton, the beam reshapes itself and tries to evolve into a solitary wave after a short distance. That is, these SP solitons are stable against small perturbations. However, optical beams that significantly differ from SP soliton solutions tend to experience larger cycles of compression and expansion, and their maximum amplitudes oscillate with propagation distances. The larger the perturbations, the stronger the oscillation.     

高斯光束在光伏光折变晶体中的孤波演化

研究了外加电场对高斯光束在光伏光折变晶体中传播特性的影响。结果表明,对于给定的高斯光束和光伏光折变晶体,在某些外加电场下,该光束能演化成稳定的屏蔽光伏空间明孤子。在另一些外加电场下,高斯光束在传播过程中则呈现出周期性的压缩和膨胀现象。外加电场的强度 和极性对稳态屏蔽光伏明孤子的空间波形有显著的影响。相比之下,极性的影响更大。     

高斯光束在有外电场的双光子光伏光折变材料中的演化

为了得到一束高斯光束和两束高斯光束的相互作用在有外电场的双光子光伏光折变材料中的演化结果,将高斯光束作为入射波,采用数值方法求解波传播方程。研究结果表明:在外加电场、光强峰值分别与晶体参量匹配的情况下,一束高斯光束能演化为稳定的屏蔽光伏明孤子,而在不匹配时,一束高斯光束在传播过程中则呈现周期性压缩或膨胀现象。同时也发现:在作用距离范围内,同相位的两高斯光束相互吸引,并伴随有融合现象;而相位相反的两高斯光束相互排斥,且其排斥作用随着光束初始间距的减小而增加,当两高斯光束的相位差位于区间(0,π)和(-π,0)时,其相互作用过程中伴有能量的转移,两区间中能量转移方向相反。     

主客体式光折变聚合物中空间明孤子的动态演化特性

研究了主客体式光折变聚合物中空间明孤子的动态演化特性,讨论了振幅微扰和宽度微扰对其传播特性的影响.结果表明,入射波为明孤子波时,能够在聚合物中稳定直线传播 在较小微扰情况下,孤子波经短距离传播后能够演化为明孤子波 当微扰比较大时,光波不能在聚合物中稳定传播,而是呈现周期性震荡现象 关键词： 光折变效应 光折变聚合物 空间孤子     

温度对闭路光伏明空间孤子演化和自偏转的影响 (英文)

通过考虑扩散效应的影响，采用数值方法研究了温度对光伏光折变介质中的明空间孤子演化和自偏转的影响。结果表明，当晶体温度变化时，明孤子可以呈现为稳定态、较大周期的压缩和膨胀态，或塌陷态。同时，明空间孤子中心偏转距离随温度增加而增加，在一个特定温度处达到最大值，之后随温度增加而减小，在高温和低温区域此偏转距离趋于零。孤子的最大偏转距离和对应的特定温度随入射孤子波强度的增加而增加。进一步采用微扰方法研究了明孤子自偏转过程，其结果与数值方法获得的结果一致。     

高斯光束在有外电场的中心对称光折变材料中的演化

为了研究在有外电场的中心对称光折变材料中一束高斯光束及两束高斯光束相互作用的演化,将高斯光束作为入射波,采用数值方法求解波传播方程.结果表明,当外加电场,光强峰值和束腰参量分别与晶体匹配的情况下,一束高斯光束能演化为稳定的屏蔽空间明孤子,而在不匹配时,一束高斯光束在传播过程中则呈现周期性的压缩或膨胀现象.同时也发现,在作用距离范围内.两束同相位高斯光束相互吸引,并伴随着融合现象,两束反相位高斯光束相互排斥,且排斥作用随着光束初始间距的减小而增加.     

非相干耦合的亮和暗光伏空间孤子对的偏转特性

采用数值方法研究了在一个具有扩散效应的光伏光折变晶体中的非相干耦合的亮和暗光伏空间孤子对的偏转特性.结果表明,由于非相干相互作用,晶体中的一个亮孤子和一个暗孤子互相俘获,且两个孤子的中心沿着相同的轨迹移动.发现,当亮孤子的入射峰值强度不变时,通过调节暗孤子的入射背景强度可以控制亮孤子的偏转;当暗孤子的入射背景强度处于一个特殊值时,亮孤子的偏转被抑制,而当暗孤子的入射背景强度偏离这个特殊值时,亮孤子发生偏转.同样,当暗孤子的入射背景强度不变时,其偏转可以通过调节亮孤子的入射峰值强度来控制.     

基于光折变双光束耦合的刚性全息明孤子的温度依赖特性研究

研究了基于双光束耦合的光折变耗散系统中全息明孤子的温度演化特性.数值计算结果表明，晶体温度与刚性全息孤子的稳定性密切相关.在一定温度下，全息孤子能在晶体中传播足够远的距离；当晶体温度漂移不大时，入射孤子能演化成稳定的全息孤子继续传播；而当晶体温度变化足够大时，孤子波强度随传播距离增加或减小，入射孤子不能以稳定的全息孤子态传播.讨论了将刚性全息孤子的温度特性应用于光学衰减、中继器件的可能性. 关键词： 空间光孤子 光折变非线性光学 耗散系统 全息聚焦     

损耗对屏蔽光伏空间孤子演化特性的影响

研究了晶体损耗对屏蔽光伏空间孤子在加偏压的光伏光折变晶体中演化特性的影响.结果表明,损耗除了造成屏蔽光伏孤子光波振幅的减小外,还造成了孤子横截面的改变.对于明孤子,当入射波光强较低时,横截面随传播距离的增长而不断增大;而当入射波光强较高时,起初横截面不断压缩,而后再膨胀,并在某一传播距离上孤子横截面恢复到入射时的尺寸.对于暗孤子,不论入射光孤子光强的高低,横截面都随传播距离的增长而不断增大.虽然在传播距离足够短时,可以不考虑损耗的影响,但距离较大时,损耗将最终导致孤子崩溃. 关键词： 非线性光学 空间光孤子 光折变效应     

高斯光束孤波演化过程中的自偏转

研究了无耗晶体的扩散效应对高斯光束在光伏光折变晶体中孤波演化特性的影响。结果表明，对于给定的与晶体参量匹配的高斯光束，晶体的扩散效应将造成高斯光束孤波演化的自偏转，而且其自偏转过程与同参量的屏蔽光伏明孤子的自偏转过程具有极其类似的特征。同时发现，高斯光束的波形即光束的横截面对其孤波演化的自偏转影响最大。比较了高斯光束孤波演化的自偏转与明孤波自偏转的理论曲线，结果表明，对于匹配的高斯光束，其自偏转程度与解析计算结果非常接近。     

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     

晶体损耗对高斯光束孤波演化特性的影响

研究了晶体损耗对高斯光束在光伏光折变量晶体中孤波演化特性的影响。结果表明，对于给定的高斯光呸和光伏光折变晶体，损耗将造成入射高斯光束传播时振幅和横截面的不断变化，长距离传播时将最终造成入射波的发散。损耗对强失配和弱失配的入射高斯波所造成的影响不同。弱失配时，光波横截面随传播距离增大而不断扩大，振幅随传播距离单调下降；强失配时，横截面先压缩后膨胀，光波中心振动幅则经历先下降后增大，再下降的过程。同时我们还发现，在不定期一条件下，晶体损耗能使振幅失配的高斯光束演化成匹配的高斯光束，并最终学化成稳定的明孤波。     

Temperature effects of Hamiltonian dark solitons on the stability of holographic solitons in a separate holographic–Hamiltonian soliton pair

We investigate theoretically the temperature effects on the evolution and stability of a separate holographic–Hamiltonian dark–dark or bright–dark soliton pair formed in an unbiased serial photorefractive crystal circuit. Our numerical results show that, for a stable dark–dark or bright–dark soliton pair originally formed in a crystal circuit at given temperatures, when the crystal in which formed a Hamiltonian dark soliton changes, the holographic dark or bright soliton supported by the other crystal tends to evolve into another stable soliton or experiences larger cycles of compression or breaks up into beam filaments or exhibit a common decaying process. The holographic dark soliton is more sensitive to the temperature change than the holographic bright one.     

闭路光伏暗空间孤子的自偏转特性研究

通过考虑扩散效应的影响,采用数值方法,研究了一维稳态闭路光伏暗空间孤子的自偏转特性。结果表明,在扩散项的影响下,光伏暗空间孤子光束的中心沿一个抛物线轨迹在光折变晶体光轴方向上产生偏转;孤子中心偏转距离随光伏场以及入射孤子波强度的增加而单调增加。光伏暗空间孤子与明孤子的自偏转规律有明显不同。     

空间相位调制对光伏孤子传播的影响

利用空间相位调制技术控制高斯光束在光伏晶体中的传播.数值分析结果表明，适当地选择各调制参数，可以使光束以类孤子的形式传播，或使光束发生自偏转、分束、发散.还进一步就中心光强、半高全宽的大小对相位调制的影响作了定性的分析. 关键词： 空间光学孤子 空间相位调制 光开关 光偏转 光分束     

Compton散射下多信道平面光波导的空间光孤子开关

应用量子微扰理论和多光子非线性Compton散射模型,对Compton散射下多信道平面光波导的空间光孤子开关进行了研究.结果表明:在横向具有正弦形周期折射率调制的非线性平面光波导的多信道系统中,原先束缚在一个信道中的孤子可以靠由入射和散射光形成的耦合控制光点,通过交叉相位调制横向吸引孤子波束,使孤子从原信道切换到邻近信道,从而实现光孤子开关的功能.控制光点可由耦合光在势谷之间的横向聚焦来实现.散射既能使控制光点的有效强度的阈值和孤子的辐射损耗增大,势垒增高,幅度下降较小,有利于孤子开关的形成;又能使波束展宽较宽,并存在开关被破坏的危险.由此可见,Compton散射下恰当控制入射激光强度是实现孤子开关的关键.     

Various Kinds Waves and Solitons Interaction Solutions of Boussinesq Equation Describing Ultrashort Pulse in Quadratic Nonlinear Medium

The consistent tanh expansion (CTE) method is applied to the (2+1)-dimensional Boussinesq equation which describes the propagation of ultrashort pulse in quadratic nonlinear medium. The interaction solutions are explicitly given, such as the bright soliton-periodic wave interaction solution, variational amplitude periodic wave solution, and kink-periodic wave interaction solution. We also obtain the bright soliton solution, kind bright soliton solution, double well dark soliton solution and kink-bright soliton interaction solution by using Painlevé truncated expansion method. And we investigate interactive properties of solitons and periodic waves.     

暗-暗与亮-暗光伏孤子相互作用

用数值方法分析了平行传播异色光伏暗孤子之间及亮-暗孤子之间的相互作用.结果表明，光伏暗孤子共轴传播能在有限的距离内保持准孤子形态，靠近传播时存在着相互吸引的作用 ，而相距较远传播时表现为一孤子暗区使另一孤子的缓变光场部分发生局部会聚作用.光伏暗孤子与亮孤子的相互作用随距离的不同可使亮孤子光强分布变尖锐或变平缓，以及使亮孤子发生能量转移.从两束信号光共同引起折射率波导这一物理机理对光伏孤子这些相互作用给出定性物理解释. 关键词： 光伏空间孤子 暗孤子 亮孤子 相互作用     

非局域非线性介质中的拉盖尔-高斯涡旋呼吸子和涡旋光孤子

在圆柱坐标系下,利用分离变量的方法求得了非局域克尔介质中拉盖尔-高斯光束传输的精确解析解。当输入功率等于临界功率时,光束演变为拉盖尔-高斯涡旋光孤子,是一种旋转的多环光孤子;当输入功率接近于临界功率时,光束在传输过程中形成拉盖尔-高斯涡旋呼吸子。结果表明,低阶的拉盖尔-高斯孤子呈现中空多峰亮环分布。