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     

向列相液晶的饱和非线性及双稳态孤子

本文讨论了正性向列相液晶的饱和非局域非线性.从光束在正性向列相液晶中传输满足的非线性耦合模型出发,分别讨论了1+1维和1+2维情况下液晶非线性折射率的饱和特性,并得到了在不同预偏角情况下,饱和双稳态孤子的数值解.结果表明:液晶中预偏角越大其饱和非线性折射率的值就越小,存在双稳态孤子的范围也越小;当非线性折射率饱和后,双稳态孤子之间的波形差异明显,且饱和情况下存在的孤子光斑不再是圆形.     

非线性光学

非线性光学概论O4372007032364向列相液晶中强非局域空间光孤子的实验观察=Experi-mental observation of strong nonlocal optical spatial soli-tons in nematic liquid crystals[刊,中]/张涛(华南师范大学信息光电子科技学院传输光学实验室,广东省高校光子信息技术重点实验室.广东,广州(510006)),胡巍…//光学学报.?2007,27(1).?143-147通过实验对向列相液晶中的非局域空间光孤子的传输进行了研究。理论上基于非线性的液晶孤子传输方程,采用高斯形式的试探解,得到了孤子传输的解析解,以及对液晶中的非局域孤子和Snyder等提出的强非局域…     

非局域程度对向列相液晶中空间光孤子的影响

理论分析了非局域程度对向列相液晶中(1+2)维空间光孤子的影响.得到了非线性系数以及特征长度和预倾角的关系,并且给出了强非局域性的非线性薛定谔方程,最终得到了单孤子和临界功率的解析解.实验上,通过改变偏压从而间接测量了向列相液晶中的临界功率,并与数值模拟结果相结合与理论结果进行了比较,发现基本相符. 关键词： 空间光孤子 非线性系数 非局域程度 临界功率     

双曲正割光束在弱非局域非线性体材料中的传输特性研究

利用变分法研究了(2+1)维圆对称双曲正割光束在弱非局域非线性介质中的传输,得到了描述光束束宽、相位、波前曲率、振幅演化的一组微分方程,并得到了光束做孤子传输的临界功率;通过稳定性分析给出了弱非局域情形非局域效应对光束传输的稳定作用的定量描述,从而自洽地阐述了由不稳定的(2+1)维克尔孤子到稳定的(2+1)维弱非局域孤子的过渡情形. 数值模拟的结果验证了变分计算结果的正确性,并说明圆对称的双曲正割函数是(2+1)维弱非局域空间孤子的很好的近似. 关键词： 双曲正割光束 弱非局域非线性介质 空间光孤子     

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     

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     

向列相液晶中强非局域空间光孤子的实验观察

通过实验对向列相液晶中的非局域空间光孤子的传输进行了研究。理论上基于非线性的液晶孤子传输方程,采用高斯形式的试探解,得到了孤子传输的解析解,以及对液晶中的非局域孤子和Snyder等提出的强非局域孤子模型的结果进行了比较。实验上,观察了空间光孤子在向列相液晶中的传输,找到了不同束宽下空间光孤子的临界功率。比如束宽为2μm时临界功率为2.0mW。观察了向列相液晶中空间光孤子的弛豫过程,并注意到液晶分子的响应时间长达几秒钟,液晶中的孤子形成速度较慢。     

复宗量Laguerre-Gauss光束在强非局域非线性介质中的传输

研究得到了偏离束腰入射的复宗量Laguerre-Gauss光束在强非局域非线性介质中传输的解析表达式,并且得到了其二阶矩束宽的解析解.通过例子研究了偏离束腰入射的复宗量Laguerre-Gauss光束在强非局域非线性介质中传输性质.结果表明：非(0, m)模的复宗量Laguerre-Gauss光束的光束形状随着传输而发生改变,并以Δz=πz_c为周期做周期性演化.而(0,m)模复宗量Laguerre-Gauss光束在演化过程中则形状保持不变,仅改变光束宽度;不论功率多大,在偏离束腰入射条件下总是表现为呼吸子;只有当其为束腰入射,并且入射功率等于临界功率时才能形成孤子. 关键词： 强非局域非线性 复宗量Laguerre-Gauss光束 二阶矩束宽 空间光孤子     

非局域空间光孤子相互作用的相关影响因素

非局域空间光孤子相互作用受到很多因素的影响,通过数值模拟和实验方法讨论了相位和外置偏压对向列相液晶中空间光孤子相互作用的影响。基于向列相液晶中的非局域非线性薛定谔方程,利用分步傅里叶变换算法进行数值求解,分析了相位对非局域空间光孤子相互作用的影响;另外,实验上在不同的入射条件下,研究了向列相液晶中双孤子的相互作用性质,得到了向列相液晶中两束光交叉点的位置与偏置电压的关系。     

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.     

Dipole solitons in nonlocal nonlinear media with anisotropy

We investigate the existence and stability of dipole-mode solitons in two-dimensional models of nonlocal media with anisotropic Kerr nonlinearity analytically and numerically. We obtain the approximate solution of such elliptic dipole solitons by using the variational approximation. The dynamics of such dipole-mode solitons is governed by the eccentricity of both the input beam and the nonlocal response function. We also compute the stability of the solitons by direct numerical simulations. The effects of the anisotropy of the nonlocal response function on the propagation of the dipole beam are also discussed in detail.     

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.     

Propagation properties of spatial optical solitons in different nonlocal nonlinear media with arbitrary degrees of nonlocality

We address the physical features exhibited by spatial optical solitons propagating in nonlocal Kerr-type media with Gaussian-shaped response and exponential-decay response, respectively. An iteration algorithm based on the split-step Fourier method is developed to obtain the numerical solutions of the solitons for the nonlocal nonlinear Schrödinger equation with arbitrary degrees of nonlocality. Our numerical results show that the soliton properties in the normalized system are different with the change of the degree of nonlocality and with the different responses. The profiles undergo a gradual and continuous transition from a Gaussian-shaped function in the strongly nonlocal case to a hyperbolic secant function in the local case for the Gaussian-shaped response, but for the exponential-decay response, the soliton profile is not Gaussian-shaped even in the strongly nonlocal cases. For the same response function, the stronger the nonlocality is, the higher the critical powers for solitons are and the larger of the phase shifts of the solitons. For the same degrees of nonlocality, when the degrees of nonlocality is larger enough, both the critical power and the phase shift for the Gaussian-shaped response are larger than that for the exponential-decay response.     

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     

(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.     

强非局域非线性介质中的超高斯空间光孤子族

运用变分法,对任意实对称响应函数泰勒级数展开取至二阶,得到了1 1维强非局域非线性介质中光束传输的超高斯光束的近似分析解,提出了超高斯空间光孤子族模型。分析结果表明:束宽解是三角函数型,相移、空间啁啾以及临界输入功率都正比于超高斯光束的阶数,束宽振荡周期不仅与介质材料有关,而且还与光束和相位因子的阶有关。提出了准方波形空间光孤子的可能性。