饱和参数对高阶双稳态慢光孤子的影响

慢光和慢光孤子由于在全光通信技术等领域内的重要应用已成为量子光学和非线性光学研究的热点。利用四阶紧致分裂步有限差分法离散精确描述三能级冷原子介质中高阶型双稳态慢光孤子行为的广义非线性薛定谔方程,得到相应的离散格式。采用Rb原子D1线精细结构参数进行数值模拟,通过适当改变精细结构饱和参数和初始入射探测场,分析单个和多个双稳态慢光孤子的演化行为。数值结果表明饱和参数对高阶双稳态慢光孤子的演化有显著的影响,多个慢光孤子的相互作用不但与慢光孤子的振幅和相互距离有关,还和慢光孤子的排列方式有关。     

不同非局域程度条件下空间光孤子的传输特性

光束在非局域非线性介质中传输由非局域非线性薛定谔方程描述.讨论了在不同非局域程度 条件下，空间光孤子的传输特性.提出了一个基于分步傅里叶算法数值求解孤子波形和分布 的迭代算法.假定介质的非线性响应函数为高斯型，得出了在不同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，不论非局域程度如何，光束都能以 光孤子态在介质中稳定传输.光孤子的波形是从强非局域时的高斯型过渡到局域时的双曲正 割型，形成孤子的临界功率随非局域程度的减弱而减小，光孤子相位随距离线性增大，相位 的变化率随非局域程度的减弱而减小. 关键词： 非局域非线性薛定谔方程 空间光孤子 临界功率 相位     

非局域克尔介质中空间光孤子的相互作用

研究了强非局域克尔介质中光束的演化规律，通过相位分析得到了空间孤子相互作用所满足 的非局域非线性薛定谔方程的简化近似模型，并获得了双光束传输的解析解.结果表明在传 输过程中相互作用的高斯光束的相位决定于它们的输入总功率.以振幅一强一弱共同传输的 高斯光束为例进行了具体研究，得到了强光和弱光的解析式，相位分析显示弱光在相当短的 传输距离之内能产生大的相移，可以通过对强光能量的调控来实现对弱光的相位调制. 关键词： 非局域克尔介质 空间光孤子 孤子相互作用 相位调制     

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     

偏离束腰入射对非局域非线性介质中高斯光束演化的影响

从1+1维强非局域模型出发，讨论了偏离束腰入射的高斯光束在非局域非线性介质中的传输 特性，得到了精确的解析解.结果表明，在聚焦介质中偏离束腰入射时，不论入射功率多大 ，光束束宽将发生周期性波动，光孤子不复存在，这与从高斯光束束腰入射的情况有本质的 不同；入射功率决定了光束平均束宽的大小，入射位置决定了光束初始的演化趋势.比较了在入射位置相同的条件下，聚焦介质、散焦介质和线性均匀介质中光束的演化.给出了“空 间啁啾”的定义，偏离束腰入射的物理本质是光束的不同入射位置对应不同的初始空间啁啾 .空间啁啾的概念， 关键词： 非局域非线性介质 空间光孤子 高斯光束     

温度对串联光折变晶体回路中高斯光束传播特性的影响

研究了温度对串联光折变晶体回路中高斯光束传播特性的影响.假设一束暗孤子光束和一束高斯光束分别入射到回路的两块晶体上,利用数值计算方法分析了改变暗孤子所在的晶体温度对高斯光束在另外一块晶体中传播特性的影响.结果表明,调节暗孤子的晶体温度能够影响另一块晶体中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.     

温度对串联光折变晶体回路中高斯光束传播特性的影响

研究了温度对串联光折变晶体回路中高斯光束传播特性的影响.假设一束暗孤子光束和一束高斯光束分别入射到回路的两块晶体上,利用数值计算方法分析了改变暗孤子所在的晶体温度对高斯光束在另外一块晶体中传播特性的影响.结果表明,调节暗孤子的晶体温度能够影响另一块晶体中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.     

艾里-厄米-高斯光束在克尔介质中的孤子控制

以非线性薛定谔方程为理论模型,采用分步傅里叶数值模拟方法,讨论了有限能量艾里-厄米-高斯光束在克尔介质中的传输特性以及相互作用。研究表明,通过控制介质的非线性强度和艾里-厄米-高斯光束的初始振幅,可以抑制光束的衍射效应,当它们满足一定条件时,能够产生孤子。通过研究两艾里-厄米-高斯光束的相互作用,发现调整两光束的初始间隔以及相位,可以控制孤子的数量和传输方向。     

强非局域非线性介质中光束传输的空间光孤子解

利用1+2维Snyder-Mitchell模型讨论了柱坐标系下光束传输过程，得到了强非局域非线性介质中光束稳定传输的拉盖尔高斯型解，即空间光孤子解，并得到了入射光束稳定传输的临界功率.图示展现了几个低阶光孤子解，并发现了强非局域非线性介质中存在圆环形光孤子. 关键词： 强非局域非线性介质 拉盖尔高斯(Laguerre-Gauss)解 高阶空间光孤子     

空间相位调制对强非局域空间光孤子的影响

利用空间相位调制技术和数值分析的方法，讨论了高斯光束在强非局域非线性平板波导中的传输问题，发现只要介质的响应具有对称性,光束就会有相同的演化规律，可控的空间相位调制参数不仅能让光束自偏转还能实现分束，其全新特性在全光开关及分光器上有潜在的应用价值. 关键词： 强非局域空间光孤子 空间相位调制 光偏转 光开关     

Slow-light solitons in three-level atomic systems modified by a microwave field

We study the modified effect of slow-light soliton in a resonant three-level atomic system via electromagnetically inducedtransparency (EIT) by utilizing a microwave field. We derive ahigh-order nonlinear Schrödinger equation by using a perturbation method of multiple-scales, and calculate the modification ofsoliton velocity and frequency shift. We find that in the presence of the microwave field an obvious decrease of propagating velocityof soliton can be realized, which provides an effective method to slow down optical solitons in EIT systems. We also find that thedown shift of oscillating frequency of soliton in such system can be largely suppressed by the microwave field.     

Two-component spatial optical solitons in a four-state ladder system via electromagnetically induced transparency

We propose a scheme to generate two-component spatial optical solitons in a lifetime broadened four state atomic system with a ladder configuration via electromagnetically induced transparency. We show that, different from the schemes using passive optical media such as photorefractives and planar waveguides, the two-component spatial optical solitons in the present coherent resonant system can be produced with very low light intensity. The stability of the two-component spatial optical solitons and their interaction are also investigated by numerical simulations.     

Spatial weak infrared-light bright and dark solitons in semiconductor quantum-dot nanostructures

The formation of spatial weak infrared-light solitons through interband and intersubband transitions in semiconductor quantum dots (QDs) is theoretically investigated with feasible parameters. Our analysis is shown using GaAs-Al-GaAs QD structures that allow operation at communication wavelength. Such a three-level QD solid-state system for the infrared-light-soliton operation is much more practical than that in gaseous media as a result of its flexible design and the wide adjustable parameters and thus facilitate more practical applications in optical signal processing and telecommunication.     

A semi-classical approach to two-frequency solitons in a three-level cascade atomic system

A semi-classical theory of two intense optical fields interacting with a third-order non-linear medium composed of a three-level cascade atomic system is presented. It is predicted that non-linear atom-field interactions allow the formation of two-frequency bright, dark and grey spatial solitons. We demonstrate through numerical simulations and analytic stability analysis that the bright and grey solitons are stable.     

Observations of Autler-Townes spatial splitting of four-wave mixing image

We report the self- and external-dressed Autler-Townes (A-T) splittings of the images of the generated four-wave mixing signal (FWM) and electromagnetically induced transparency (EIT) of probe images in cascade three-level atomic system. Such spatial properties of probe and FWM signals are induced by the enhanced cross-Kerr nonlinearity. We demonstrate the controlled electromagnetically induced spatial dispersion (EISD), splitting and focusing of probe and FWM signals images by adjusting self- and external-dressing fields. Studies on such controllable A-T spatial splitting and spatial EIT effect can be very useful in applications of spatial signal processing and optical communication.     

包含三能级原子环形腔的动态非稳与混沌过渡

在包含三能级原子的环形腔的输出光场中，观察到了由电磁感应透明（EIT）效应导致的动态非稳及混沌．该动态非稳及向混沌的过渡可以通过耦合光场而加以很好地控制．同时，由三能级EIT导致的原子相干改变了系统的吸收、色散及非线性效应，从而极大地增强了系统的动态非稳和混沌过渡特性．建立了一个理论模型来定量地解释观察到的现象．     

Exciting rogue waves,breathers, and solitons in coherent atomic media

We propose a scheme that excites rogue waves via electromagnetically induced transparency(EIT), which can also excite breathers and solitons. The system is a resonant Λ-type atomic ensemble. Under EIT conditions, the envelope equation of the probe field can be reduced to several different models, such as the saturable nonlinear Schr?dinger equation(SNLSE), and SNLSE with the trapping potential provided by a far-detuned laser field or a magnetic field. In this scheme, rogue waves can be generated by different initial pulses, such as the Gaussian wave with(or without) the uniform background. The scheme can be used to obtain rogue waves,breathers and solitons. We show the existence regions of rogue waves, breathers, and solitons as the function of the amplitude and width of the initial pulse. The novelty of our paper is that, we not only show rogue waves in the integrable system numerically, but also present the method to generate and control rogue waves in the non-integrable system.     

求解波动方程的准粒子离散修正辛算法

针对波动方程求解,在Hamilton体系下建立了对空间离散的准粒子体系,该准粒子体系实现简单,物理意义明确;在时间离散方面,构造了一种适合高效声波模拟的修正辛格式,该格式是在常规的二阶Partitioned Runge-Kutta(PRK)基础之上构造而成,其具有三阶时间精度,从理论上分析了修正辛格式的数值稳定性和频散性能.数值结果表明,本文提出的方法在计算时间,计算精度和计算存储量等各方面性能都有相应改善。      

Ultraslow optical solitons in a four-level tripod atomic system

We investigate possible formation and propagation of localized, shape-preserving nonlinear optical pulse in a resonant, lifetime-broadened four-level tripod atomic system via electromagnetically induced transparency (EIT). We prove both analytically and numerically that although in anomalous dispersion regimes near resonance a superluminal optical soliton may appear, such soliton suffers serious absorption. However, by choosing appropriate parameters to make the system work in normal dispersion regimes and within an EIT transparency window, ultraslow optical solitons with very low light intensity can form and propagate stably in the system.     

在一个具有超精细结构的四能级原子系统中的拉曼散射

在一个具有超精细结构的四能级原子系统中，为了压抑暂态过程和稳态过程两种情况下的弱探测光束的吸收，我们提出和分析了一种有效的拉曼散射计划。对于暂态过程，借助一个漂亮的Mathematic程序进行数值计算，我们发现在探测跃迁线中心探测吸收的幅度与一般的基于电磁感应透明的三能级原子系统相比要小。对于稳态情况，结果表明探测吸收在线中心能够被彻底地消除，正像通常的三能级电磁感应透明方案。特别地，我们的结果表明在拉曼共振的条件下探测吸收能够被彻底地消除，也就是说，对于稳态过程我们仅仅要求双光子失谐量在超精细二能级频率间隙内是零。与标准的三能级电磁感应透明方案相比，我们的四能级拉曼计划的优点之一是在拉曼共振条件下我们能观察到透明窗口，不需要严格地单光子和双光子失谐量为零。因此，原子超精细结构对于获取电磁感应透明不是一个障碍。