一维光学格子孤子的传输特性及控制研究

利用解析和数值方法研究了在具有横向折射率周期性调制的克尔型非线性介质中光学格子孤子的传输，得到了孤子参数的演化方程以及格子孤子的形成和稳定传输的条件.结果表明：当光束的入射角小于某临界角度时，光束可被类似波导形式的路径俘获而稳定传输，该临界角随折射率调制周期、调制深度的增加而增大，且光束越窄临界值越大.此外，线性空间啁啾虽然对光束传输的中心位置没有任何影响，但会导致光束发散从而破坏格子孤子的形成和稳定传输，对此提出了采用特定功率取值来补偿啁啾作用从而形成格子孤子的方案. 关键词： 光孤子 光学格子 光传输 矩方法     

Generation of Ultrashort Light Bullets in Dispersive Kerr Media Using the Fourth—Order Dispersion—Dependent Spatiotemporal Instability

A new method for generation of a train of ultrashort pulses or a sequence of ultrashort light bullets is proposed. This method is based on the fourth-order dispersion-dependent spatiotemporal instability in dispersive Kerr media. The repetition-rate of the generated bullets can be made quite large by increasing the corresponding spatial modulation frequency locating in the new instability region resulted from fourth-order dispersion.     

宽频带激光自由空间传输的调制特性研究

基于惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,研究了宽带光束在菲涅耳衍射区的自由空间传输特性,得到宽带光束传输的调制深度与光束带宽Δλ及菲涅耳数F的变化关系。结果表明:一定的带宽对光束的均匀性有适当的改善;当光束的带宽Δλ<2λ0/F时,带宽越大,光束越均匀;当带宽满足条件Δλ=2λ0/F时,菲涅耳衍射完全消失;在一定的菲涅耳数范围内,宽带光束的调制深度随菲涅耳数振荡变化,振荡曲线的主极大值和次极大值分别出现在菲涅耳数为奇数和偶数处,而极小值则出现在菲涅耳数F=2k±1/3(k=1,2,3,…)处,在极小值处光束的均匀性最好。     

饱和放大情形下光纤参量放大器的增益和带宽特性研究

利用龙格库塔法数值求解非线性耦合方程,研究了单抽运光纤参量放大器在增益饱和区的增益谱特性.通过比较考虑抽运光损耗与忽略抽运光损耗增益谱的差别,分析了抽运光损耗对增益谱的影响.此外,给出了在饱和放大区,信号光的增益谱与光纤长度、输入信号光功率、抽运光波长与零色散波长偏离之间的关系.发现在饱和放大区,增益的整体水平有所下降,增益谱的可用带宽相对于小信号放大有所减少,增益谱在可用带宽范围内出现了旁瓣.这些结果将对工作在饱和放大区的单抽运光参量放大器的设计提供有益的帮助.     

色散磁导率对异向介质中的调制不稳定性的影响

基于Drude模型研究了异向介质的色散磁导率对调制不稳定性的影响. 结果表明，在反常色散情形，赝五阶非线性在异向介质的负折射区中增大了调制频谱的范围及增益值，这与常规正折射介质中出现的现象正好相反；自陡峭效应在异向介质中有可能为负值，但无论正负，也无论在正折射区还是负折射区，它都抑制调制不稳定性的产生；二阶非线性色散效应在正、负折射区中分别促进和抑制调制不稳定性的产生. 在正常色散情形，由于二阶非线性色散效应的作用，使本来在常规正折射介质中不可能出现的调制不稳定性现象也能出现，这一特性为在正常色散区形成孤     

非线性光学格子中的光束演化研究

研究光学格子中(即在光传输的横截面上存在周期格子势的调制)光束的演化，利用变分原理，求出了光束宽度、振幅、频率啁啾参量随传播距离的演化形式.发现光束宽度与调制周期的比值必须小于一定的值才能形成孤子的传输；同时，还得到了光束在不同的条件下存在着不同的传输过程.光学格子中周期格子的作用有类似非线性的良好的特性，周期格子的引入提供了可以更好地控制格子孤子的形成和传输的参考条件.     

Compensation for Self-Focusing of Picosecond Pulses in Nd：Glass by Using Cascaded Quadratic Nonlinearity

One of the obstacles in obtaining high power/energy laser sources is self-focusing, which stems from the nonlinear phase shift (B-integral) accumulated during beam propagation in Kerr media. Phase-mismatched secondharmonic generation may impose a nonlinear phase shift on the fundamental with controllable sign and magnitude,which can be used to compensate for self-focusing with a single-pass configuration. We have demonstrated such a possibility for picosecond pulses theoretically and experimentally, and both configurations of pre- and postcompensation by a β-barium borate crystal have been studied in detail. Cascaded second-order nonlinearity-based compensation for self-focusing may provide an auxiliary means to the conventional B-integral control techniques.     

飞秒脉冲激光1维强度调制的传输特性

实验研究了飞秒激光干涉条纹在CS2介质中传输的增长率与条纹间隔以及增长率与中心峰值强度的关系。结果发现,在非线性介质中传输的1维干涉调制特别是当其调制频率位于中心光强对应的最快增长频率附近时,随着传输距离的增加调制场迅速获得增长,将高斯光束分裂成多根峰值强度很高的带状细丝。相应的数值模拟与实验结果具有较好的一致性。     

具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性

基于Drude模型,采用解析法与数值模拟法研究了具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性。结果表明超常材料中光束聚焦现象不但可以发生在自聚焦非线性介质中(正折射区)而且可以发生在自散焦非线性介质中(负折射区),且光束中心频率离介质的等离子频率越近,其聚焦效应越明显。特别是当电与磁非线性极化率为异号时,超常介质的非线性符号可以通过调控电与磁等离子频率的相对大小控制,这为主动操控光束的传输提供一种新的自由度。