在光腔被非线性克尔介质充满的原子-腔-光纤系统中, 研究了非线性克尔介质对于不同原子系综之间量子态传输和非经典关联 (量子纠缠, 量子失谐) 转移的影响。结果表明非线性克尔介质能够增加目标原子系综间量子态的保真度和非经典关联的数值, 减缓保真度和量子关联衰减的速率, 从而延长量子态传输和非经典关联转移存在的时间。此外, 利用迹距离的度量方法研究了非线性克尔介质对于系统中量子信息流动的影响, 发现非线性克尔介质能够减小迹距离衰减的速率, 减缓目标原子系综中量子信息的流出, 并增加其量子信息存储的时间。

以非线性薛定谔方程为理论模型,采用分步傅里叶数值模拟方法,讨论了有限能量艾里-厄米-高斯光束在克尔介质中的传输特性以及相互作用。研究表明,通过控制介质的非线性强度和艾里-厄米-高斯光束的初始振幅,可以抑制光束的衍射效应,当它们满足一定条件时,能够产生孤子。通过研究两艾里-厄米-高斯光束的相互作用,发现调整两光束的初始间隔以及相位,可以控制孤子的数量和传输方向。

通过Concurrence研究了充满Kerr介质的单模压缩真空场与两个耦合原子拉曼相互作用系统中的纠缠动力学。使用数值方法,讨论了纠缠与耦合参数、初始压缩系数和Kerr介质之间的关系。在这篇文章中,我们提出了几个有意思的结论:首先,当原子的偶极-偶极相互作用较弱时,Concurrence发生了周期性坍塌和复活的现象,而随着相互作用越来越强,坍塌和复活的现象消失,Concurrence出现了像Rabi频率一样更复杂的振荡;其次,原子的Concurrence随着初始压缩系数r 的增加而增强;此外,我们发现可以通过调节和控制NIKM的强度尽可能地接近最大纠缠。

随着飞秒脉冲成丝在诸多领域中的广泛应用,延长成丝距离和伴随的等离子体通道长度成为应用的关键。通过求解广义非线性薛定谔方程以及电子密度演化方程,得出如果采用同能量的叠加高斯光束而不采用普通单一高斯光束作为入射光束,克尔介质中飞秒成丝和等离子体通道的性能会显著提高。根据自聚焦上限阈值功率的理论计算表明,叠加高斯光束的自聚焦上限阈值功率大于普通高斯光束。因此,采用叠加高斯光束作为入射光束,既可以延长成丝距离,又能避免高能脉冲下多丝的存在。

运用非线性传输矩阵法对Sinc函数型光子晶体非线性微腔光学双稳态进行了理论推导与数值分析。结果表明: 随着周期数的增大, 双稳态阈值趋于减小; 随着微腔线性折射率的增大, 或者微腔偏离周期结构中心越远, 双稳态阈值趋于增大, 这些规律与常规光子晶体相类似; 然而, 函数型光子晶体可以通过选择适当的介质层折射率分布函数, 运用对称性结构就可以实现比常规光子晶体更宽阔的光子带隙, 同时隧穿模频带更狭窄且附近场分布高度局域, 使得实现光学双稳态较常规光子晶体更容易, 双稳态阈值更低。

运用非线性传输矩阵法对Sinc 函数型光子晶体非线性微腔光学双稳态特性进行了理论推导与数值分析。结果表明，随着周期数的增大，或者非线性微腔位置的变动，微腔内光场强度分布不同，实现的双稳态阈值也不同；随着非线性微腔线性折射率的增大，微腔内场强减小，双稳态阈值趋于增大。

利用数值计算的方法,研究了Kerr介质腔中的J-C模型二能级原子和单模光场作用过程中信 息熵和纠缠演化,得到了Kerr效应对纠缠态纠缠性质的影响。结果表明,Kerr介质对耦合体系的纠缠 度有强烈的影响,在合适的Kerr效应下,量子态将长时间保持最大纠缠。

以含有一层kerr非线性介质的一维光子晶体为对象, 基于子层逆向递推算法, 给出了非线性反射谱一种简单有效的数值计算方法.基于此方法得到了该结构在1 535~1 565 nm范围内的非线性反射谱.当输入光强高于阈值时, 缺陷模缓慢移动并出现弯曲倾斜的多值特征.分析了上跳波长、下跳波长随输入光强的变化趋势.研究了线性周期介质和非线性介质结构参数对反射谱的影响.研究表明: 增加周期介质的周期、高低折射率比和非线性层厚度都能使缺陷模变窄, 输入光强阈值和上跳波长、下跳波长的阈值波长降低; 而非线性介质的三阶非线性系数增大时, 输入光强阈值降低, 但缺陷模宽度、上跳波长和下跳波长的阈值波长没有明显改变.这种多值特征对于设计光学开关、光学滤波器等有着重要的指导作用.

数值研究了克尔双周期宇称-时间(Parity-time, PT)对称光晶格中能存在的空间光孤子,通过平面波展开法 详细研究了此光晶格的带隙结构并获得其相变点。数值研究了此光晶格中能存在的空间光孤 子及其传播稳定性,数值结果显示位于不同周期波导上的空间光孤子其稳定性区间不同。