强非局域介质中多个空间孤子的相互作用

研究了在强非局域情况下,非局域非线性介质中多个(大于两个)空间孤子相互作用的特点与规律。以Snyder-Mitchell线性模型为理论基础并利用线性叠加原理来构建解。另外,还采用了将孤子作为粒子处理的方法。主要考虑空间斜对称入射的三、四束光的相互作用,从而得出多个空间孤子相互作用的规律。还得出了(1 2)维多孤子相互作用的精确解析解,并且利用解析解画出了多孤子传输过程中的光强分布图。根据解析解发现,多孤子能形成稳定的束缚态向前传输,缠绕与否与初始入射方向有关;作用过程中并无能量转移,且相互作用与初始相位无关。将孤子作为粒子处理得到的孤子相互作用的规律与解析解得出的规律一致。     

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.     

光谱重置法在非局域空间光孤子研究中的应用

利用光谱重置法在数值上求解非局域非线性薛定谔方程,快速准确地计算出非局域非线性介质中空间光孤子的波形,并得到在不同非局域程度下形成孤子的临界功率和临界束宽的关系.研究结果表明,在任意非局域程度条件下都可以形成稳定的空间光孤子.在响应函数不同时分别与解析解进行对比,发现数值解和解析解只有在强非局域和弱非局域这两种极限条件下是一致的,并给出了对应解析解的有效范围.     

非局域克尔介质中厄米高斯光束传输的变分研究

在非局域非线性克尔介质中,通过对介质实对称响应函数的泰勒展开,简化了非局域非线性薛定谔方程所对应的Lagrange密度,进而利用变分法对光束的传输问题进行了分析.求出试探解各个参量的演化方程并得到了自聚焦介质中的厄米高斯型光束的精确解析解,当输入功率达到临界功率时,即形成高阶空间光孤子(厄米高斯孤子),其最低阶(基模光孤子)就是高斯孤子.通过数值模拟发现解析解与数值解符合得很好. 关键词： 非局域克尔介质 变分法 厄米高斯光束 空间光孤子     

强非局域非线性介质中的涡旋光孤子

满足强非局域条件时，光束在非局域非线性介质的传输过程由Snyder-Mitchell模型描述.在旋转柱坐标系下求解了Snyder-Mitchell模型，得到涡旋光孤子的自相似旋转解析解.结果表明，涡旋光孤子解在径向是惠特克函数与幂函数的乘积，光束的光强呈环形分布，光束绕光束中心旋转. 关键词： 非局域非线性介质 强非局域性 涡旋光孤子 惠特克函数     

椭圆强非局域空间光孤子

对傍轴椭圆高斯光束在具有椭圆对称响应特性的强非局域非线性介质中的演化规律进行研究，得到了光束各参量演化的精确解析解，分析了单向空间光孤子和强非局域椭圆空间光孤子的形成条件，发现了椭圆光孤子的相移与介质响应函数的椭圆率有关. 关键词： 椭圆对称强非局域响应介质 椭圆强非局域空间光孤子 相移     

1+2维强非局域非线性介质中高阶孤子的大相移

利用1+2维S-M模型求得了强非局域非线性介质中厄米高斯孤子解析解。在强非局域条件下,解析解与精确数值解比较符合的很好,随着非局域程度的降低或高阶光束阶数的增大,解析解与数值解出现偏差。对高阶光束的传输特性进行了讨论,得到了高阶光束稳定传输时的相移,其大小与高阶光束的阶数有关,随着阶数的增大,相移减小。     

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。     

负性向列相液晶中1+1维空间光孤子:微扰法

利用微扰法对负性向列相液晶中的1+1维空间光孤子进行了系统性的研究, 得到了近似解析孤子解.通过数值迭代, 发现只有当非局域程度大于某一临界值时孤子才能存在.近似解析解即使在一般非局域程度下和数值解也符合得较好. 为讨论孤子的稳定性, 进行了线性稳定性分析, 发现孤子均是稳定的, 数值模拟进一步证实了线性稳定性分析的结果.     

向列相液晶中强非局域空间光孤子传输的理论研究

对向列相液晶中非局域空间孤子的传输进行了理论研究.基于非线性液晶孤子传输方程，采用Gauss形式的试探解，不仅得到了空间孤子的解析解,而且还在临界功率附近得到了呼吸子的解析解.通过数值模拟证明我们的结果比Conti和Assanto等人的结果更合理.同时，对液晶中的非局域孤子模型和Snyder等提出的强非局域孤子模型进行了全面的比较. 关键词： 向列相液晶 空间孤子 非局域非线性 呼吸子     

The elliptic function waves and solitons in thermal nonlocal media

An analytical solution is obtained in thermal nonlocal media by considering the weakly and strong nonlocal limit, respectively. In weakly nonlocal case the elliptic function wave solutions, which become soliton under limited condition, are present, while in strongly nonlocal case the solutions are bright soliton and multi-hump soliton. These results are well in good agreement with numerical ones in other references [8].     

(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.     

Exact solutions of the nonlocal Gerdjikov-Ivanov equation

The nonlocal nonlinear Gerdjikov-Ivanov (GI) equation is one of the most important integrable equations, which can be reduced from the third generic deformation of the derivative nonlinear Schrödinger equation. The Darboux transformation is a successful method in solving many nonlocal equations with the help of symbolic computation. As applications, we obtain the bright-dark soliton, breather, rogue wave, kink, W-shaped soliton and periodic solutions of the nonlocal GI equation by constructing its 2n-fold Darboux transformation. These solutions show rich wave structures for selections of different parameters. In all these instances we practically show that these solutions have different properties than the ones for local case.     

(1+1)维强非局域非线性介质中的高阶模呼吸子

基于强非局域非线性介质中的Snyder-Mitchell模型,利用分离变量法得到了(1 1)维光束传输的厄米-高斯型解析解.比较厄米-高斯型解析解与非局域非线性薛定谔方程的数值解,证实了,在强非局域条件下,该厄米-高斯型解与数值解完全吻合.对厄米-高斯光束的传输特性进行研究,结果表明,光束束宽会出现周期性的压缩或者展宽现象.并且得到了实现厄米-高斯光束稳定传输的临界功率、厄米-高斯孤子解及传输常量,临界功率与厄米-高斯光束的阶数无关,但传输常量随阶数的增加而增加.高斯呼吸子和高斯孤子就是基模厄米-高斯呼吸子和基模厄米-高斯孤子.     

(1 + 2)-Dimensional sub-strongly nonlocal spatial optical solitons: Perturbation method

By extending the (1 + 1)-dimensional [(1 + 1)-D] perturbation method suggested by Ouyang et al. [S. Ouyang, Q. Guo, W. Hu, Phys. Rev. E. 74 (2006) 036622] to the (1 + 2)-D case, we obtain a fundamental soliton solution to the (1 + 2)-D nonlocal nonlinear Schrödinger equation (NNLSE) with a Gaussian-type response function for the sub-strongly nonlocal case. Numerical simulations show that the soliton solution obtained in this paper can describe the soliton states in both the sub-strongly nonlocal case and the strongly nonlocal case. It is found that the phase constant and the power of the (1 + 2)-D strongly nonlocal spatial optical soliton with a Gaussian-type response function are both in inverse proportion to the 4th power of its beam width.     

非局域非线性克尔介质中两极孤子的变分解

利用变分法对一种假设的两极孤子进行了研究,得到了该两极孤子的参数耦合方程,并对由参数耦合方程得到的结果进行了数值模拟.结果表明,在光束能量较高,趋近于强非局域的情况下,两极孤子横向强度呈一阶厄米-高斯型分布;光束能量较低的弱非局域情况下,两极孤子的两个强度峰之间有一个平台出现.此两极孤子模型还可退化为高斯光束,得到高斯孤子解.     

Optical beams in lossy non-local Kerr media

It is discussed that optical beams propagate in non-local Kerr medium waveguides with losses. A variational principle is carried out for the 1 + 1-D non-local non-linear Schrödinger equation in the presence of the losses. In the strongly non-local case, the approximate analytical solutions are obtained. The lossy soliton solution shows that, Unlike its local counterpart, such lossy strongly non-local soliton does not possess the adiabatic property anymore. In addition, the general approximate results for non-soliton cases are gained. The comparisons between our approximate analytic solutions and numerical simulations confirm our variational approximate solutions.     

The solutions of the strongly nonlocal spatial solitons with several types of nonlocal response functions

The fundamental and second order strongly nonlocal solitons of the nonlocal nonlinear Schr\"{o}dinger equation for several types of nonlocal responses are calculated by Ritz's variational method. For a specific type of nonlocal response, the solutions of the strongly nonlocal solitons with the same beam width but different degrees of nonlocality are identical except for an amplitude factor. For a nonlocal case where the nonlocal response function decays in direct proportion to the $m$th power of the distance near the source point, the power and the phase constant of the strongly nonlocal soliton are in inverse proportion to the $(m+2)$th power of its beam width.     

(1+2)维空间光孤子在非局域克尔介质中的传输特性

 从非局域非线性薛定谔方程出发,采用分步傅里叶算法数值讨论了在一定的非局域程度条件下,（1+2）维空间光孤子的传输特性, 数值求解了光孤子各特性参量。假定非局域克尔介质的响应函数为高斯型,得出了在一定的非局域程度条件下空间光孤子的数值解,并数值证明了它们的稳定性。结果表明:（1+2）维光孤子对非局域程度依赖性很强。在一定的非局域程度下,光束能以光孤子态在非局域克尔介质中稳定传输。强非局域时,光孤子的波形是高斯型,其它的非局域程度下,不是高斯型。当非局域程度较弱时,不存在孤子解。