Hirota方程的怪波解及其传输特性研究

求出了高阶Hirota方程在可积条件下的一种精确呼吸子解,并基于此呼吸子解得到了Hirota方程的一种怪波解.在此怪波解的基础上研究了怪波的激发,发现对平面波进行周期性扰动可以激发怪波,对平面波进行高斯扰动可以更快地激发怪波,还可以直接在常数项上增加高斯扰动激发怪波.作为一个实例,采用分步傅里叶方法数值研究了在考虑自频移和拉曼增益时怪波的传输特性,自频移使怪波中心发生偏移,拉曼增益使得怪波分裂得更快,而且拉曼增益值越大怪波分裂得越快,但是拉曼增益对怪波的峰值强度没有明显影响.最后数值模拟了相邻怪波之间的相互作用特点,随着怪波之间距离的减小,怪波将合二为一,成为一束怪波,之后再分裂,并分析了拉曼增益和自频移对怪波相互作用的影响.     

奇偶对称波导中的基态光学模式及其稳定性

考虑一个特殊的非线性奇偶对称模型,研究相关的基态光学模式,并通过功率和复折射率虚部的振幅之间的依赖关系来直观地判断光学模式的稳定性,这对理解和掌握奇偶对称复折射率分布波导中的光传输特性具有非常重要的实际意义.     

由正负磁单极对相互作用诱导的孤立狄拉克弦

基于三维旋量Gross-Pitaevskii(GP)方程研究在含时周期性外磁场作用下玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学行为.结果显示,在含时周期外磁场的作用下,铁磁态自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体将发生拓扑形变.当磁场的两个零点进入凝聚体后,自旋向上态的密度布居图在z轴上分别形成向上和向下的凸起.随着磁场的两个零点在凝聚体内逐渐重合,向上和向下的凸起被拉长,最终自旋向上态在z轴上呈线状分布,这与理论分析预测得到的孤立狄拉克弦相对应.最后,通过计算凝聚体的超流涡度给出磁单极的表征图.结果显示,凝聚体在磁场的两个零点处形成正、负磁单极对,分别对应着自旋向上态在z轴上向上和向下的凸起.随着磁场的两个零点重合,正、负磁单极对中的两条狄拉克弦逐渐靠近,之后大约经5 ms,它们完全相连,最终形成孤立的狄拉克弦.     

基于怪波实现光脉冲串的全光放大

本文基于非线性薛定谔方程的Peregrine怪波解,讨论有理分式的脉冲动力学,基于其特性并利用谱过滤方法,提出一种光脉冲串的放大方法.连续波泵浦与频谱过滤器相结合,能够实现光放大器作用.这一思路被应用到光脉冲串的长距离传输,以4级放大为例,实现了光脉冲串的级联放大,并且通过矩形脉冲截断,能够实现有限个数脉冲的放大.其次,以实验上可控的周期调制的平面波作为初始输入,能够产生放大脉冲串,且最大放大脉冲串产生的位置与调制强度有关.改变调制强度的大小,能够影响最大放大脉冲串所产生的位置.研究结果表明,对于不同频率的输入脉冲串,利用此方法可以实现放大,并且通过改变调制强度的大小,能够实现两路不同频率信号的同时放大.     

基于PT对称高斯势的孤子单向散射的操控

本文运用数值模拟的方法讨论在PT对称高斯势中孤子的散射问题,包括演化动力学,孤子振幅和质心位置的传输动力学以及PT对称高斯势对孤子单向散射特性的影响.结果表明在一定的参数范围内,单个孤子或孤子串的散射都能展现出单向流的特性,并且可以通过适当地调节PT对称高斯势的参数来实现孤子单向散射的操控.     

双余弦相位调制对超高斯脉冲的频谱压缩

针对具有非线性负啁啾的超高斯脉冲,提出了一种双余弦相位调制方法,采用该方法对高非线性光纤中超高斯脉冲的频谱压缩进行优化。结果表明:由于初始超高斯脉冲的非线性负啁啾与非线性光纤中自相位调制引起的正啁啾失配导致时间相位不平坦,频谱出现分裂和旁瓣,压缩质量受限。通过对超高斯脉冲进行外部的两个余弦相位补偿调制可以减少频谱旁瓣的产生,延长频谱压缩距离,提高频谱压缩质量;其中这两个余弦相位调制的振幅和频率来自于对超高斯脉冲的非线性相移分析;在大范围展宽因子下,超高斯脉冲的频谱压缩质量也可以优化。     

高阶非线性效应对极大压缩脉冲动力学的影响

基于Hirota方程的Peregrine解,讨论光学传输系统中Peregrine怪波的动力学行为,研究了高阶非线性效应对极大压缩飞秒脉冲动力学的影响。结果表明从极大压缩脉冲提取的高功率飞秒脉冲能够在光纤中稳定地传输。这给高功率脉冲的稳定传输提供了一个理论依据,具有非常重要的实际意义。     

Formation of combined solitons in two-component Bose—Einstein condensates

<正>We investigate the combined soliton solutions of two-component Bose—Einstein condensates with external potential. The "phase diagram" is obtained for the formation regions of different combined solitons.Our results show that the intraspecies(interspecies) interaction strengths and the external trapped potential clearly affect the formation of dark-dark, bright-bright,and dark-bright soliton solutions in different regions.Especially,we find that the bright-bright (dark-dark) soliton can exist in the case of both repulsive(attractive) intraspecies interaction strengths in the presence of external potential.This novel phenomenon is completely different from the formation of soliton solution of one-component Bose-Einstein condensates without external potential,and it will be useful for the study of two-component Bose-Einstein condensates.     

基于狄拉克半金属的可调谐的太赫兹宽频带纯线偏振转换器

本文基于新型材料狄拉克半金属(Dirac semimetals,DSs),设计了一款高纯度宽频带可调谐线偏振转换器,偏振转换率(PCR)超过99%的相对带宽为15.72%。在频段5.25~6.14 THz内,椭度角接近0°,偏振方位角约等于-90°。这种转换性能主要是源于顶层超表面的各向异性和局域的表面等离子体激元谐振(LSPRs)的激发。此外,通过改变费米能的大小可以使所设计的偏振转换器在不同的频带范围内实现宽频带偏振转换。最后,通过半解析的方法对偏振转换特性进行了理论分析。该设计在太赫兹通信、成像、无损检测等领域具有一定的应用价值,同时为宽频带可调谐太赫兹线偏振转换器的设计提供了新思路。