高非线性光子晶体光纤深紫外超连续谱的研究

光子晶体光纤作为光学非线性良好介质,对超连续谱产生具有重要作用。深紫外超连续谱光源在许多应用中有急切的需求,然而由于实验条件和光纤参数等方面的影响,利用高非线性光子晶体光纤产生深紫外(<280 nm)超连续谱的报道较少。通过理论和实验研究了高非线性光子晶体光纤在深紫外区的频率变换,并分析其产生的物理机理。使用钛宝石飞秒激光器将实验室自制的光子晶体光纤在反常色散区泵浦,研究了不同泵浦功率和泵浦波长对深紫外区超连续谱的影响,结果表明：泵浦波长固定为860 nm时,深紫外频率光谱展宽范围随泵浦功率的增加而逐渐展宽;泵浦功率固定为0.4 W时,泵浦波长的增加不仅展宽超连续谱范围而且极大的提高了深紫外区光谱的转换效率。当泵浦波长为870 nm,泵浦功率为0.4 W,实验所用光子晶体光纤长度为1.45 m,零色散波长为825 nm时,光子与色散波的交叉相位调制使深紫外基模超连续谱扩展到最短波长212 nm。     

周期极化LiNbO3脉冲走离效应分析

建立了包含高阶群速色散的OPCPA 数值模拟程序,并以准相位匹配的周期极化的LiNbO3(PPLN)参量放大器为例,在信号光是中心波长1 053 nm,脉宽100 fs的飞秒脉冲经展宽器展宽800 ps的啁啾脉冲,输入能量约0.6 nJ,泵浦光波长527 nm,脉宽3 ns,初始输入泵浦光强300 MW/cmLiNbO2,PPLN晶体的非共线角1.49°,极化周期9.7 μm的条件下, 对OPCPA过程前级的高阶群速色散引起的走离效应对泵浦光、信号光频谱和脉冲形状的影响等具体特性进行了数值模拟。结果表明：在合适的晶体长度下,高阶群速色散对参量转换效率的影响不大,但它对输出信号光的时间波形和频谱有较大影响,会引起脉冲时间形状畸变和频谱漂移。     

高斯波束在双负媒质中的传播特性分析

提出了一种基于Drude色散媒质模型的2维TM模时域有限差分法,数值模拟了高斯波束从自由空间垂直入射和斜入射到双负媒质(介电常数和磁导率同时为负)平板后的折射现象,并给出了平板内外的电场强度分布。模拟结果显示：垂直入射时,双负媒质平板对高斯波束具有汇聚作用,通过改变媒质的折射率,可以控制高斯波束通过组合平板的传播时间而不发生衰减;斜入射时,折射波束与入射波束均位于法线的同一侧,高斯波束在双负媒质与空气交界面处发生了负折射。     

二维线性色散方程的色散量子化现象

研究了定义在平面有界矩形区域的二维线性KdV方程和二维线性Schr?dinger方程的色散量子化现象.证明了在有理时刻,方程周期初边值问题的解是初值条件的线性组合,而在无理时刻,解呈现类分形,连续不可微的状态.     

色散渐减光纤中Ginzburg-Landau方程的自相似脉冲演化的解析解

采用对称约简的分析方法，得出了变系数Ginzburg-Landau方程的抛物渐近自相似脉冲解析解的一般表达式.给出了二阶色散系数纵向双曲型变化和纵向指数型变化的色散渐减光纤中自相似脉冲的振幅、啁啾以及脉冲宽度的具体形式，并与数值解进行了对比，其结果符合得很好.从而证实了稀土元素掺杂的色散渐减光纤中，在增益色散因子的影响下，脉冲的演化具有抛物型自相似特性.     

同时实现介电常数和磁导率为负的H型结构单元左手材料

基于用一种结构同时实现材料介电常数和磁导率为负的思想，提出了H型结构单元左手材料模型.采用矩形波导法测试表明，H型结构单元在微波频率范围出现左手透射峰，并且可以由参数t对左手特性区域进行调控.同时利用相位法、棱镜折射法和散射参量法从实验和理论证明了在左手透射峰区域材料的折射率为负值，介电常数和磁导率亦同时为负.相对由金属开口谐振环与金属线两种结构组合实现的左手材料，H型结构集磁谐振与电谐振于一体，结构简单、制备方便，对微波器件左手材料表现出更多的优越性.     

二棱镜系统二阶和三阶色散的理论计算

基于光的色散和棱镜光谱仪的特点,采用等光程方法推导了紧凑累加型二棱镜系统二阶和三阶色散的表达式,并分析具体实例。通过计算机模拟得出二阶和三阶色散曲线,为可调谐激光的线宽压窄提供了一定的理论依据。     

电子学领域的群速超光速实验

研究了电信号在阻抗周期失配的光子晶体结构中的群速超光速传播问题,构建了一种具有周期失配性的结构,此种阻抗失配引起非正常色散以及在8 MHz附近出现禁带.正弦调幅信号和窄脉冲信号分别被送入两种超光速实验装置. 实验结果表明,正弦调幅信号在禁带出现群速超光速,群速最大可达到3.52倍光速,而窄脉冲信号始终以正常速度传播.     

色散介质中啁啾高斯脉冲的时间和光谱特性

对啁啾高斯脉冲光束在色散介质中的时间和光谱特性作了研究.给出了远场光谱蓝移和脉冲展宽的解析式.结果表明：通过选择适当的啁啾参量,啁啾高斯脉冲光束沿轴上传输色散长度时,脉冲可恢复到初始值.随啁啾参量增加,谱线宽度展宽,轴上光谱蓝移增加,在远场蓝移趋于一渐近值.随啁啾参量增加,离轴光谱红移增加.     

Guided Waves in a Multi-Layered Cylindrical Elastic Solid Medium

We investigate the guided waves in a multi-layered cylindrical elastic solid medium. The dispersion function of guided waves is usually complex and the dispersion curves of all modes are not conveniently obtained. Here we present an effective method to obtain the dispersion curves of all modes. First, the dispersion function of the guided waves is transformed into a real function. The dispersion curves are then calculated for all the modes of the guided waves by the bisection method. The modes with the orders n = 0, 1, and 2 are analysed in two- and three-layer media. The existence condition of Stoneley wave is discussed. The modes of the guided waves are also investigated in a two-layer medium, in which the velocity of shear wave in the outer layer is less than that in the inner layer.