基本非线性波与调制不稳定性的精确对应

非线性波作为非线性动力学研究中的重要课题之一,普遍存在于各种复杂物理系统中.理解非线性波的产生机制、确定它们的激发条件对于非线性波的实验实现、动力学特征的探测和应用是至关重要的.本文简要综述了近年来非线性波的实验和理论研究进展,回顾了非线性波的产生机制.基于非线性可积模型中的严格解和线性稳定分析结果,系统讨论了如何建立基本非线性波与调制不稳定性的精确对应关系.详细介绍了近来发现的扰动能量和相对相位在确定非线性波激发条件中的重要作用,并提议了一组能够确定非线性波激发条件的完备参数.基于完备的激发参数,给出了多种基本非线性波的激发条件和相图.这些结果有望用于实现多种局域波的可控激发,并可以推广到更多非线性系统中的激发相图研究.     

非均匀掺铒光纤中的可控呼吸子与多峰孤子

研究了耦合广义非均匀非线性薛定谔-麦克斯韦-布洛赫方程所描述的非均匀掺铒光纤系统中不同非线性局域波的色散与非线性管理问题.利用相似变换求解非均匀非线性薛定谔-麦克斯韦-布洛赫方程,得到一个非自治的通解形式.该解在非均匀掺铒光纤系统中包含了众多的非线性局域波结构.从非线性局域波的复现与相移非线性局域波考虑,在色散与非线性管理系统下分析了呼吸子和多峰孤子的动力学特性.结果表明在非均匀掺铒光纤系统中存在新的非线性局域波结构,并且在色散与非线性管理系统下非线性局域波的结构呈现多样性,这对实际的光纤通信理论有参考意义.     

非均匀交换各向异性铁磁介质的非线性表面自旋波

利用Landau-Lifshitz 方程，研究了具有非均匀交换各向异性的半无限大铁磁体的非线性表 面自旋波理论。导出了部分钉扎纯交换铁磁介质的磁化强度所满足的边界条件和非线性表面 自旋波的色散关系，并获得了自旋波振幅沿z方向驻波的一维非线性Schrdinger方程和包 络振幅沿平面传播的二维非线性Schrdinger方程，结果表明铁磁体磁化强度的包络振幅随时空变化的性质是由二维非线性Schrdinger方程决定的。因此预言铁磁介质的表面非线性激发应是二维孤波的形式。对于弱非线性表面自旋波，对非线性Schrdinger方程存在孤子形式解的可能性作了讨论. 关键词： 表面自旋波 Landau-Lifshitz方程 非线性Schrdinger方程 孤子     

非线性Kronig-Penney超晶格的二维实映射分析

通过二维实映射研究非线性Kronig-Penney超晶格中的波输运特性，数值计算得到波矢一定情况下不同非线性系数的映射图、以及非线性系数一定情况下不同波矢的映射图.非线性Kronig-Penney超晶格中的非线性，对超晶格中波函数的Bloch波矢有明显的调节作用.随着非线性系数的增大，映射图由周期函数的有限个分立点变为准周期函数的一条闭合轨道、以及有规则或无规则的点分布. 关键词： 非线性Kronig-Penney超晶格 非线性效应 二维实映射 波矢     

单频偏振激光干涉仪中波片对非线性误差的影响

研究了用于纳米测量的激光干涉仪中光学波片对非线性误差的影响,基于琼斯矩阵理论建立了多波片的误差分析模型,分析了λ/2和λ/4波片引起的干涉仪非线性误差,对波片位置引起的非线性误差进行了实验研究.结果表明,波片位置调整精度对干涉仪测量影响巨大,在0～5°范围内,λ/2波片和λ/4波片引起的非线性误差分别为6.5 nm和9...     

专题：非线性物理

正编者按非线性波是非线性物理中常见的现象.研究非线性波有助于弄清物理系统在非线性作用下的运动变化规律,合理解释相关的自然现象.由于非线性波不满足物理学中常用的线性叠加原理,同时非线性波的控制方程往往是非线性偏微分方程,这导致对它的研究一直是数学和物理中重要而困难的课题.近十年来,由于观测技术的进步,玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统中孤立子和光纤系统中怪波的实验研究取得了重要进展,极大地推动了不同物理系统中非线性波及其相关问题的研究.本专题邀请国内活跃在非线性物理研究第一线的专家撰文15篇(含     

具5次强非线性项的波方程新的孤波解

提出一种新的函数变换法，并与直接积分法相结合简便地求出了Lienard方程、广义PC方程以及力学中重要的一类非线性波方程等几类具5次强非线性项的波方程的四类显示精确孤波解.本方法同样适用于求解其他具有更高次非线性项的非线性方程. 关键词： 函数变换法 孤波解 直接积分法 非线性波方程     

金属和Kerr非线性介质界面上表面等离子体激元的色散关系

从麦克斯韦方程组出发,结合边界条件,分别得到TM波和TE波在金属和Kerr非线性介质界面上表面等离子体激元的色散关系.由于非线性的存在,TM波的色散关系变得复杂,与光强、非线性系数有关.和线性情况一样,此界面不存在TE波.     

线性与非线性波的Chebyshev广义有限谱模拟

给出求解二维线性与非线性波的Chebyshev广义有限谱模拟方法.结合时间层次的高精度预报-校正方法，模拟了二维线性浅水驻波和波在浅滩的非线性变形.方法能够准确模拟水波的物理特征. 关键词： Chebyshev广义有限谱 线性波 非线性波     

构造非线性发展方程孤波解的混合指数方法

介绍了Hereman等提出的构造非线性发展方程孤波解的混合指数方法.依据数学机械化思想对该方法进行了改进和完善,使之能够求得非线性发展方程更多的孤波解,并可应用于非线性发展方程组及高维方程 关键词： 非线性发展方程 混合指数法 孤波     

二维梯度折射率光波导中线光畸形波的传播控制

非均匀非线性波导中光脉冲的传播由(2+1)维变系数非线性薛定谔方程描述。采用相似变换方法求解了(2+1)维变系数非线性薛定谔方程的精确畸形波解,并讨论了带有外势项的非线性薛定谔方程控制的线光畸形波在波导放大器中的传播问题。给出了操控线光学畸形波解传播的控制条件,发现线光畸形波的特性,如振幅和位置等,在非线性光学介质中是可以控制的。在可控参数条件下,讨论了可控光畸形波在非线性介质中的传播行为,包括延迟激发、抑制和保持。研究结果在理论和实际应用上都具有重要意义。     

一类高阶非线性波方程的李群分析、最优系统、精确解和守恒律

本文运用李群分析的方法研究了一类高阶非线性波方程,得到了五阶非线性波方程的对称以及方程的最优系统,进而运用幂级数的方法,求得了方程的精确幂级数解.最后,给出了五阶非线性波方程的一些守恒律.     

非线性基底势对离散非线性晶格孤波动力学性质的影响

使用一种简化的准离散多重尺度法,研究了具有非线性基底势的一维离散非线性晶格的孤波解, 表明孤波能够在这种一维非线性晶格链中存在,而且非线性基底势对孤波的载波频率、群速度、振幅等动力学性质都将产生影响。 另一方面,我们还对非线性动力学方程进行了数值求解, 发现用简化的准离散多重尺度法得到的近似解与精确的计算机数值计算结果符合得较好。     

非线性耦合微分方程组的精确解析解

提出了利用耦合的Riccati方程组的某些特解构造非线性微分方程组精确解析解的一种方法.应用这种方法研究了两个耦合的常微分方程组,系统地获得了它们的一些精确解.给出了非线性浅水波近似方程组和非线性Schr?dinger-KdV方程组若干新的孤波解. 关键词： 非线性耦合方程组 Riccati方程组 符号计算 孤波     

非线性振动、非线性波与Jacobi椭圆函数

介绍用较易懂且简捷的Jacobi椭圆函数解法求非线性振动与非线性波的解析解,并以单摆,达芬(Duffing)振子,KdV方程,正弦戈登(Gordon)方程(SG方程),非线性薛定谔方程(NLS方程)的椭圆函数解,钟形孤立波解,扭结与反扭结波解,呼吸子解,扭结波与反扭结波迎头碰撞及包络型孤立子波解等重要实例,给出了说明．     

非线性波方程尖峰孤子解的一种简便求法及其应用

根据尖峰孤子解的特点,提出了一种待定系数法求非线性波方程尖峰孤子解的思路和方法,并利用该方法求解了5个非线性波方程,即CH（Camassa-Holm)方程、五阶KdV-like 方程、广义Ostrovsky方程、组合KdV-mKdV方程和Klein-Gordon方程,比较简便地得到了这些方程的尖峰孤子解.文献中关于CH方程的结果成为本文结果的特例.通过数值模拟给出了部分解的图像.简要说明了非线性波方程存在尖峰孤子解所须满足的特定条件.该方法也适用于求其他非线性波方程的尖峰孤子解. 关键词： 非线性波方程 尖峰孤子解 待定系数法     

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利用数值方法研究了双温离子、磁场、非均匀性和波的斜向传播对三维非线性尘埃声孤波振幅和宽度的影响。运用约化摄动法得到描述三维非线性尘埃声孤波的非标准变系数Korteweg-de Vries(KdV)方程。然后把非标准变系数KdV方程变为标准变系数KdV方程,并且得到了此标准变系数KdV方程的近似解析解。研究结果表明,此系统中存在着两种形式的孤波,即压缩型孤波和稀疏型孤波,外部磁场对三维非线性尘埃声孤波的宽度有影响,而对其振幅没有影响。此外,波的相速度与波的斜向传播和非均匀性有着非常紧密的联系。     

切变基本纬向流中β效应的赤道Rossby孤立波包

从描写赤道Rossby 波的正压大气位涡方程出发,采用多重尺度摄动方法推导出在切变基本纬向流中具有β效应的非线性赤道Rossby波包演变满足非线性Schrdinger方程,并得到单个包络孤立子波解,分析了基本切变流,β效应对非线性赤道Rossby波的影响. 关键词： 赤道Rossby波 β效应 非线性Schrö dinger方程 包络孤立子     

非线性基底势对离散非线性晶格孤波动力学性质的影响

使用一种简化的准离散多重尺度法,研究了具有非线性基底势的一维离散非线性晶格的孤波解,表明孤波能够在这种一维非线性晶格链中存在,而且非线性基底势对孤波的载波频率、群速度、振幅等动力学性质都将产生影响.另一方面,我们还对非线性动力学方程进行了数值求解,发现用简化的准离散多重尺度法得到的近似解与精确的计算机数值计算结果符合得...     

双曲函数型辅助方程构造具5次强非线性项的波方程的新精确孤波解

在辅助方程法的基础上利用两种函数变换和一种双曲函数型辅助方程，通过符号计算系统Mathematica构造了在力学当中一个重要的模型，有5次强非线性项的波方程的新三角函数型和双曲函数型精确孤波解.这种方法寻找其他具5次强非线性项的非线性发展方程的新精确解方面具有普遍意义. 关键词： 双曲函数型辅助方程 函数变换 具5次强非线性项的波方程 精确孤波解