光折变空间孤子研究进展

光折变空间孤子足目前非线性光学领域的热点课题之一.光折变空间孤子以其低功率、快响应和强非线性效应等特点以及在全光开关、光波导、光互联等方面的潜在应用而受到人们的关注.文章详细介绍了光折变空间孤子的产生机制并综述其研究历史及发展现状.     

(1+2)维强非局域空间光孤子的相互作用

强非局域空间光孤子是指满足强非局域条件的空间孤子.在Snyder和Mitchell工作的基础上，获得了不共面对称斜入射(1+2)维强非局域空间光孤子对相互作用问题的精确解析解.结果表明，光束初始中心距离在大范围尺度内变化时，双孤子的演化都能形成类似DNA结构的稳定缠绕，这种稳定缠绕的结构与双孤子的初始相位差无关；光束中心在横截面上的投影轨迹一般是一个斜椭圆，通过改变两光束的初始中心距离和倾斜度可以控制该椭圆轨迹的变化.指出了利用(1+2)维强非局域空间光孤子的相互作用特性实现平面全光开关和全光互联的潜在可能性. 关键词： (1+2)维非局域非线性介质 空间光孤子的相互作用 全光开关 全光互联     

全光准稳态空间孤子对波长的依赖性

在进行全光准稳态空间孤子的实验中,发现在相同光强条件下,利用不同波长的光作为信号光束,准稳态孤子存在的时间不相同.一般来说,波长较长的光束形成准稳态孤子的时间区间较长.特殊的,当波长大至一定程度时,将形成稳态的空间孤子,这完全不同于以往所观察到的准稳态孤子 关键词： 屏蔽效应 光伏效应 空间孤子     

基于运动光栅光折变双光束耦合的刚性全息明孤子的动态演化

研究基于运动光栅双光束耦合的耗散光折变系统中的空间光孤子的动态演化问题.数值计算 表明，系统参数同这种孤子的稳定性密切相关.在某组系统参数下，孤子可以在晶体内稳定 传播足够远的距离.双光束耦合的相位与强度耦合系数之比越大，孤子的稳定性越好.讨论了 将这种系统应用于光学开关、中继及分路器件的可能性. 关键词： 空间光孤子 光折变非线性光学 耗散系统 全息光栅     

非线性光学材料

对光折变有机聚合物中的双色光空间孤子进行了理论分析,证明双色信号光的两个频率成分相互作用可以在折射率改变为正的光折变有机聚合中形成暗暗和亮暗空间孤子,在折射率改变为负的光折变有机聚合物中形成亮亮和亮暗空间孤子。与单色光孤子的情况不同,对于双色光孤子情况,通过与一形成暗孤子的频率成分相互作用,另一频率成分在折射率改变为正的有机聚合     

加偏压中心对称双光子光折变晶体中多变量空间灰孤子

 为了得到有偏压的中心对称双光子光折变晶体中存在多变量空间灰孤子的结果,基于中心对称双光子光折变晶体中空间灰孤子的基本理论,采用数值方法推导出了中心对称双光子多变量空间灰孤子归一化包络解的积分形式,并对其特性进行研究。结果表明：这种多变量空间灰孤子是由多束偏振方向和波长都相同的互不相干光束耦合形成的。当多变量空间灰孤子只包含有1个或2个光束分量成分时,它自动退化到中心对称双光子空间灰孤子或中心对称双光子非相干耦合灰 灰空间孤子对的情况。当这一多变量空间灰孤子在有偏压的中心对称双光子光折变晶体中传播时,各分量成分光束都能稳定传播。     

光折变有机聚合物中的双色光空间孤子

对光折变有机聚合物中的双色光空间孤子进行了理论分析,证明双色信号光的两个频率成分相互作用可以在折射率改变为正的光折变有机聚合物中形成暗暗和亮暗空间孤子,在折射率改变为负的光折变有机聚合物中形成亮亮和亮暗空间孤子。与单色光孤子的情况不同,对于双色光孤子情况,通过与一形成暗孤子的频率成分相互作用,另一频率成分在折射率改变为正的有机聚合物中也可形成亮孤子;通过与一形成亮孤子的频率成分相互作用,另一频率成分在折射率改变为负的材料中也可形成暗孤子。     

光致异构聚合物中光学空间孤子的垂直全光调控

用数值方法研究了在具有光致异构非线性的聚合物中光学空间孤子的垂直全光调控.结果表明，对于调控光和信号光是相干的情况，被调控的信号光会产生散射甚至坍塌、微偏转等现象，其作用强弱依赖于两束光的初始相位之差、调控光光强、调控光入射位置等.这种垂直全光调控效应有望应用于全光开光、光集成等方面. 关键词： 光折变空间孤子 孤子相互作用 垂直调控 光致异构     

双色光光伏空间孤子的形成条件及其应用

以折射率改变为正的光伏晶体为例，讨论在其中形成双色光光伏空间孤子的条件-一般而言，在满足上述条件的情况下，双色光可以形成双色光亮孤子、双色光暗孤子、一亮一暗孤子-对于一个波长的光（ray2）单独不能形成亮孤子（它的Glass系数与背景光的Glass系数之比R2小于１）的情况，如果再加上一束另一个波长的光（ray1），且其Glass系数与背景光的Glass系数之比R1大于１，则在一定条件下，这个双色光中两个颜色的光可以都形成亮孤子-还讨论了ray1的光强对孤子宽度的影响- 关键词： 双色光 光伏 空间孤子 全光开关     

有分压电阻和e偏振非相干背景光辐照的光折变晶体中非相干耦合空间孤子对

为了得到光折变晶体中非相干耦合空间孤子对统一理论的结果,基于单光子光折变空间光孤子的基本理论模型,建立了稳态条件下有分压电阻和e偏振非相干均匀背景光辐照的单光子光伏光折变晶体中非相干耦合空间孤子对理论.研究表明:这种孤子对是由两束偏振方向和波长都相同的互不相干光束耦合形成的,孤子对两光束都能在晶体中稳定传播;当分压电阻、e偏振背景光、外加电场和光伏场取不同值时,可获得14种光折变非相干耦合空间孤子对.本文的结果对完善和充实光折变空间孤子理论体系有重要意义.     

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.     

All optical quasi-steady-state photorefractive spatial solitons

We have created a one- (rather than two-) dimensional quasi-steady-state photorefractive spatial soliton induced by a laser beam instead of an applied electric field. The formation of this type of spatial soliton depends on the intensity of the self-trapped beam, which is different from quasi-steady-state spatial solitons reported in the literature. The optically induced spatial soliton can be exploited in all optical switching applications.     

拉曼效应与光孤子通信

光纤孤子通信是一种非线性全光通信,它克服了光纤色散和电子设备响应速度慢等缺点,具有不损失波形,不改变速度,保真度高等优点。在光孤子通信中,一些重要问题是由 Raman 效应来解决的。如光纤受激 Raman 放大是根据光纤中的受激 Raman 效应对光孤子进行能量补偿。本文较为系统地介绍 Raman 效应与光孤子通信。     

Long-range interaction of picosecond solitons through excitation of acoustic waves in optical fibers

We present the theory of electrostrictional interaction of soliton pulses in optical fibers. Solitons excite acoustic waves propagating in the direction transverse to the fiber axis. Scattering of optical radiation on these waves leads to a timing jitter of the optical pulses arrival time. We consider this effect as nonlinear self-scattering of light on acoustic waves. Because of the fact that a value of acoustic lifetime can reach a value of about 100 ns self-scattering on acoustic waves can be observed for a single optical pulse as well as for an optical pulse sequence as a whole. The value of single soliton self-frequency shift due to excitation of acoustic waves as a function of soliton duration have been obtained. For soliton duration _sol > 14 ps an acoustic wave soliton self-frequency shift is larger than the Raman soliton self-frequency shift.The obtained theoretical results describe well the long-range interaction of soliton pulse trains in an optical fiber. The value of bit error rate due to electrostrictional interaction of optical pulses in high bit rate, ultra long soliton communication systems have been obtained.     

Multi-soliton generation with extremely narrow free spectrum range for multiplexed sensors via optical network

We propose a new system of multiplexer sensors using the localized soliton pulse generated by a microring resonator in optical networks. A large bandwidth signal is generated by a soliton pulse propagating within the microring resonator, which is allowed to form the multiplexed sensors. Two forms of soliton pulses are generated and localized, i.e. temporal and spatial solitons. The required soliton pulses with specified wavelengths can be localized and formed the sensing. This is formed by using an optical add/drop multiplexer incorporating in the optical network, where the localized soliton pulses are available for add/drop signals to/from the optical network. The change in physical parameter measured the change in soliton wavelength, which formed the measurement.     

Exact chirped multi-soliton solutions of the nonlinear Schr(o)dinger equation with varying coefficients

In this letter, exact chirped multi-soliton solutions of the nonlinear Schr(o)dinger (NLS) equation with varying coefficients are found. The explicit chirped one- and two-soliton solutions are generated. As an example, an exponential distributed control system is considered, and some main features of solutions are shown. The results reveal that chirped soliton can all be nonlinearly compressed cleanly and efficiently in an optical fiber with no loss or gain, with the loss, or with the gain. Furthermore, under the same initial condition, compression of optical soliton in the optical fiber with the loss is the most dramatic. Also,under nonintegrable condition and finite initial perturbations, the evolution of chirped soliton has been demonstrated by simulating numerically.     

Femtosecond second-order solitons in optical fiber transmission

A propagation of the femtosecond second-order solitons in an optical fiber is studied. We show that a generalized nonlinear Schrödinger equation well describes the propagation of the second-order soliton even containing only a few optical cycles. The propagations of a 50 fs and a 10 fs second-order soliton in an optical fiber are numerically simulated. It is found that, for the case of 10 fs second-order soliton, the soliton decay is dominated by the third-order dispersion, in contrast to the case of 50 fs second-order solitons, where the soliton decay is dominated by the delayed Raman response. It is also found that the exact delayed Raman response form must be used for the propagation of the 50 fs or less than 50 fs second-order soliton.     

超高斯型光脉冲在零色散区传输特性的研究

根据超短脉冲在光纤中传输所遵从的高阶非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法模拟了超高斯型超短脉冲在光纤中的传输演化.在零色散区对损耗、高阶色散、高阶非线性、啁啾等因素对光脉冲传输的影响进行分析并得出了一些结论:损耗对传输脉冲的形状影响比较小基本上可以忽略,对脉冲的幅度影响比较大.一阶孤子传输一段距离后稳定时的幅度和脉宽在传输时基本不变,是进行光孤子通信的理想载体,而高阶孤子在开始传输和传输过程中的幅度和脉宽变化较大.当这些因素共同作用时,对脉冲的传输特性有较大的影响.但通过合理的选择各个影响因素的参量,能得到一个比较适于信息传输的高阶孤子脉冲.这对通过提高入射光脉冲功率使光脉冲在光纤中形成高阶孤子来提高两光中继器之间的中继距离的研究有一定的参考意义.     

光孤子传输演化的分步傅里叶法研究

光孤子传输的数值仿真研究对其实用化及系统设计具有重要意义。本文详细介绍了分步傅里叶法的基本原理和仿真步骤，并用Matlab语言对光孤子在光纤中的传输演化进行了仿真。讨论了光纤损耗对光孤子传输的影响,并说明当光孤子对在光纤中传播时，距离太近将会产生强烈的相互作用，导致孤子形状发生畸变。最后对掺铒光纤放大器对孤子能量补偿作用做了探讨，指出光孤子通信中主要是色散受限，采用980 nm光源泵浦的EDFA具有较好的效果。