非自治拉曼多色孤子的管理和传输

以变系数的非自治非线性薛定谔方程为模型,考虑了一种色散、非线性和自发拉曼散射效应管理下的非自治系统,通过简单变换显式给出了该系统的精确非自治拉曼多色孤子解。基于精确孤子解,解析研究了该拉曼多色孤子在非自治管理系统中的演化特性,发现孤子的中心位置、波数与色散和非线性以及拉曼效应有关,而孤子频移仅与拉曼效应的参数决定,拉曼效应主导了非自治孤子的自频移,引起了孤子的频移在传输过程中不断的发生变化,导致了孤子的多色性。另外,我们数值讨论了该非自治孤子的传输稳定性,结果表明:该非自治拉曼多色孤子在有限的扰动下具有较好的稳定性。     

超短艾里脉冲在单模光纤中相互作用规律的研究

运用分步傅里叶变换法对适用于超短艾里脉冲的高阶耦合非线性薛定谔方程进行了求解,利用Matlab软件对超短艾里脉冲在单模光纤中传输时相互作用的演化过程进行了数值模拟。结果表明,负三阶色散效应可加快波包的渗透速度,超短脉冲可传输更远距离;正三阶色散效应可减慢超短脉冲的传输,当三阶色散系数足够大时脉冲前沿处的振荡转移到后沿处。自陡峭效应通过孤子分裂的形式使超短脉冲产生时域位移,内拉曼效应导致脉冲在波长较长一侧产生拉曼自频移,且超短脉冲的能量由前沿处转移到后沿处。自陡峭效应和内拉曼效应的共同作用导致超短脉冲产生时域位移且脉冲前沿处的能量会转移到后沿处。三阶色散效应、自陡峭效应、内拉曼效应三者同时存在时会显著影响超短艾里脉冲相互作用的自弯曲特性和自加速特性。     

飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输和超连续谱产生

采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生. 计算和分析了高阶色散和非线性效应对超连续谱形状和带宽的影响. 结果表明在光子晶体光纤中产生了孤子自频移现象. 同时也发现脉冲内拉曼散射和自相位调制的联合作用导致了超连续谱中精细结构的出现. 另外，还发现高阶色散和初始光脉冲的峰值功率对超连续谱的带宽和平滑也有直接影响. 关键词： 光子晶体光纤 孤子自频移 超连续谱     

飞秒啁啾孤子在线性色散平坦光纤中的相互作用

采用分步傅里叶方法数值研究了在线性色散平坦光纤反常色散区等幅同相孤子脉冲相互作用受高阶色散、拉曼效应、光纤损耗和啁啾参量C等的影响规律。多孤子脉冲在线性和凸形色散平坦光纤中传输100个孤子周期后仍具有孤子特性。在线性色散平坦光纤,多孤子脉冲相互作用受三阶色散影响较严重,三阶色散使各脉冲产生较大的色散波和线性时延;更高阶色散的影响可以忽略;拉曼效应使脉冲产生较大的非线性时延;啁啾加强了脉冲间相互作用;光纤损耗减弱了脉冲间相互作用。     

饱和非线性效应对负折射材料中孤子自频移的影响

以描述负折射材料中包含拉曼效应的高阶非线性薛定谔方程为模型,采用分步傅里叶算法数值分析了高阶效应,尤其是饱和非线性效应对自聚焦负折射率材料中的孤子拉曼自频移的影响。结果表明,在自聚焦负折射率材料中饱和非线性效应使孤子拉曼自频移速度加快;饱和非线性效应与负的自陡效应共同作用进一步加快孤子自频移的速度;饱和非线性效应同正的自陡效应、三阶色散效应共同作用时孤子拉曼自频移在整体上受到抑制。     

飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输特性

 基于广义非线性薛定谔方程,利用分步傅里叶法数值模拟了超高斯时间分布的飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输特性。结果表明：超高斯脉冲比高斯脉冲在更短距离内形成孤子衰变,而且出现比强孤子功率稍低的次峰,孤子自频移更显著;另外,三阶色散会导致脉冲波形及频谱不对称,出现精细结构,并且有形成孤子的趋势;脉冲内拉曼散射对脉冲有平滑作用;自陡改变了主峰与次峰之间的能量分配。     

微扰变分法对光折变空间孤子相互作用的研究

利用微扰变分法研究了光折变屏蔽孤子的相干相互作用,得出了光折变空间屏蔽孤子在晶体中同相相互作用时发生第一次碰撞的位置和碰撞周期解析表达式,并对孤子同相和反相相互作用的物理机制进行了分析.研究结果表明:当两孤子尾部交叠时就会发生相互作用,相互作用力的大小与孤子的相对强度、相对间距以及晶体外加电场的大小有关.孤子的相对强度越大、相对间距越小以及晶体外加电场越强,孤子间相互作用力越大;相互作用力的性质与初始相位差有关,同相相互吸引,反相相互排斥.     

中红外可调谐大能量飞秒脉冲激光产生

可调谐中红外飞秒光纤激光器具有非常普遍的应用,从而引起了人们的广泛关注。目前,非线性光纤中的拉曼孤子自频移效应是实现大范围可调谐飞秒脉冲激光的理想方法之一。然而,非线性光纤中其他高阶非线性效应的产生通常会限制拉曼孤子脉冲的能量提升。本文提出了利用有源掺杂光纤作为非线性介质和增益介质实现可调谐大能量中红外飞秒激光脉冲的方法。在理论上研究了有源掺杂非线性光纤中高阶孤子劈裂和孤子自频移效应的产生,以及线性增益对波长移动拉曼孤子能量、脉宽、光谱的影响。结果表明,通过为波长红移的低能量拉曼孤子提供线性增益,孤子脉冲的能量得到了显著提升且保持了其单脉冲特性,脉冲宽度为45 fs,且孤子脉冲的波长可通过所提供的增益进行大范围调谐。因此,利用有源掺杂光纤作为非线性介质是实现大能量可调谐中红外飞秒脉冲激光的一种有效方法。     

三阶色散影响下二阶孤子间互作用及抑制

在色散位移光纤中，研究了三阶色散影响下同相和反相二阶孤子之间的互作用，分析了同相和反相二阶孤子对衰变后时域波形和频域频移的变化，发现三阶色散使二阶孤子分裂出一大一小两个不同振幅的基阶孤子，并彼此分离，但孤子对中心频率频移量却减小。通过采用非线性增益控制的方法可以有效抑制二阶孤子间的互作用，使孤子保型传输而不发生衰变。同时通过周期性改变三阶色散系数，可以减小三阶色散的不利影响，抑制孤子中心频率的频移，使孤子对不偏离原来时间槽，稳定孤子传输。     

孤子光纤中拉曼自频移效应的研究

首次报道孤子光纤中拉曼自频移效庆的研究结果。对满足孤子光纤色散关系条件时含损耗，拉曼延迟效应的广义非线性薛定谔方程进行了微扰分析。求得了拉曼自频移关系表达式。发现改变光纤几何参数可以有效地控制孤子拉曼自频移。     

光孤子脉冲在光纤放大器中的传播

本文建立了包括增益色散,受激喇曼散射,双光子吸收效应的理论模型,讨论了光孤子脉冲在光纤放大器中的传播.数值计算结果表明:在反常色散范围内,光孤子的放大是不稳定的.增益色散导致光脉冲对称分裂,而受激喇曼散射则导致不对称的分裂.在增益色散和受激喇曼散射的共同作用下可获得新的时域和频域特征.有限带宽的放大能抑制受激喇曼散射引起的自频移.本文对有啁啾的光孤子脉冲的放大也进行了分析.     

Oscillation properties of matter-wave bright solitons in harmonic potentials

We investigate the oscillation periods of bright soliton pair or vector bright soliton pair in harmonic potentials. We demonstrate that periods of low-speed solitons are greatly affected by the position shift during their collisions. The modified oscillation periods are described by defining a characterized speed, with the aid of asymptotic analysis on related exact analytic soliton solutions in integrable cases. The oscillation period can be used to distinguish the inter- and intra-species interactions between solitons. However, a bright soliton cannot oscillate in a harmonic trap, when it is coupled with a dark soliton (without any trapping potentials). Interestingly, it can oscillate in an anti-harmonic potential, and the oscillation behavior is explained by a quasi-particle theory. The modified period of two dark-bright solitons can be also described well by the characterized speed. These results address well the effects of position shift during soliton collision, which provides an important supplement for previous studies without considering phase shift effects.     

The freeze of intrapulse Raman scattering effect of ultrashort solitons in optical fiber

The effect of intrapulse Raman scattering (IRS) for the propagation of the femtosecond solitons in an optical fiber is investigated. To factually simulate its influence, a combination of 27 Lorentian lines to fit experimental Raman gain profile is adopted. By using nonlinear Schrödinger equation and finite-difference time domain method, the propagations of femtosecond fundamental solitons in an optical fiber are numerically calculated. When the initial power is suitably enhanced, it is found that the pulse shape is almost the same as initial pulse and the delay Raman response only makes small pulse shift. In other words, when ultrashort soliton is considered, the IRS effect is similarly frozen under the enhanced initial power.     

Observation of a Raman-induced interpulse phase migration in the propagation of an ultrahigh-bit-rate coherent soliton train

Coherent soliton packets generated in a passively mode-locked fiber laser are transmitted through 23km of dispersion-decreasing fiber. We observe a shift of the phase difference between solitons that is due to intrapulse Raman scattering. We attribute the stability in propagation of these trains to a trade-off between minimizing soliton-soliton interactions by reduction of the pulse width and minimizing this Raman-induced phase migration, which can force the solitons into a deleterious attractive phase relationship. We are thus able to demonstrate the propagation of 177-Gbit/s soliton packets over a distance of 123 soliton periods.     

内脉冲拉曼散射效应对暗孤子传输系统的影响及其抑制

利用守恒量扰动法，研究了内脉冲拉曼散射效应对暗孤子脉冲到达检测窗口时间抖到、传输系统误码率的影响。结果表明，内脉冲拉曼散身效应对暗孤子速度产生了影响，引起了暗孤子传输系统的平衡点漂移，并与放大器噪声联合作用增大了暗孤子脉冲到达时间的抖动，恶化了系统的误码率，限制了系统的传输距离。引入非线性增益可以有效３内脉冲拉曼散身效应对暗孤子传输系统的不良影响。     

Slowing down of solitons by intrapulse Raman scattering in fibers with frequency cutoff

A method for transforming fast solitons into slow ones in bandgap fibers is proposed. The approach is based on the deceleration of the solitons by intrapulse Raman scattering, which can be achieved for fiber modes having a cutoff frequency. We develop a comprehensive theory for the soliton slowdown and elucidate how the fiber losses introduce a fundamental minimum for the soliton velocity.     

THE PHYSICAL MECHANISM OF COLLISION BETWEEN SOLITONS

An easy and general way to access more complex soliton phenomena is introduced in this paper. The collision process between two solitons of the KdV equation is investigated in great detail with this novel approach, which is different from the sophisticated method of inverse scattering transformation. A more physical and transparent picture describing the collision of solitons is presented.