安徽理工大学力学与光电物理学院，安徽 淮南 232001
研究了由探测光和泵浦光同时驱动下的复合旋转光力系统中的非线性行为，如光学双稳态行为和四波混频（FWM）现象。通过操控光力腔旋转速率大小和方向能有效调控旋转诱导产生的 Sagnac频移大小，进而能有效操控光学双稳态行为。进一步研究了该系统中的FWM现象，发现光力腔的旋转方向和旋转速率都会影响系统的FWM强度谱线，同时FWM强度减小或增大会加剧或抑制系统共振区域的模式分裂现象。此外，还探讨了外力对复合旋转光力系统中FWM现象的影响，发现：外力会破坏系统FWM强度谱的对称性，并且在同一旋转速率下，外力的增强会使得FWM强度显著增大；在同一外力下，旋转速率的增大会降低系统的FWM强度。
非线性光学 旋转光力系统 Sagnac效应 光学双稳态 四波混频
1 新疆医科大学医学工程技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830011
2 重庆理工大学理学院, 重庆 400054
3 贵州民族大学机械电子工程学院, 贵州 贵阳 550025
基于垂直腔面发射激光器(VCSELs)的自旋反转模型(SFM),理论研究了连续可变偏振光注入VCSEL所产生的偏振开关及双稳特性。研究结果表明,在合适的注入参数设置下,通过连续正向扫描和反向扫描注入光偏振角,VCSEL的偏振分量可产生由偏振角度诱导产生的偏振开关(PS)及偏振双稳(PB)效应,且正反向PS点位置随扫描周期的变化而发生偏移,进而导致PB区域宽度发生改变。当注入强度一定时,正反向PS点位置随扫描周期的增大呈现相反的变化趋势,且更小的扫描周期和更大的频率失谐均有助于增加PB区域的宽度;对于频率失谐给定的情形,注入光强度的变化对PS和PB宽度也有着较大的影响,较小的注入强度及扫描周期更易于PB宽度的扩展。当给定注入强度和频率失谐时,正反向PS点所对应的偏振角度随偏置电流的增强均呈现近似增大的趋势,而PB区域宽度则表现出较大的起伏,且扫描周期越大,对应的PB宽度越小。此外,自旋反转速率也会影响VCSEL输出偏振分量的PS和PB特性,当注入参数一定时,较小的自旋反转速率更易于产生较大的PB宽度。
激光器 半导体激光器 可变偏振光注入 偏振开关 偏振双稳 垂直腔面发射激光器
陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
基于电磁感应透明原理理论研究了金刚石锡空位色心系统的光学双稳特性。研究表明,通过改变系统的参数,即探测场失谐量、耦合场失谐量和强度、合作参数等,可以显著改变系统的量子相干特性,从而可以有效调控该固态系统的光学双稳的阈值。另外,适当地调节耦合激光场的强度,可以实现光学双稳态和多稳态的相互转化。
非线性光学 光学双稳 量子相干 金刚石锡空位色心 光学学报
2020, 40(12): 1219001
广东第二师范学院物理与信息工程系, 广东 广州 510303
研究单层石墨烯的三阶非线性和光双稳态效应。通过理论分析和数值模拟,改变单层三阶非线性石墨烯的费米能级、弛豫时间、双光子吸收系数及温度条件,调制单层三阶非线性石墨烯光双稳态的阈值大小。单层三阶非线性石墨烯的费米能级越大,温度越高,则光双稳态的阈值越大;双光子吸收系数越大,双稳态的低阈值越大;弛豫时间和双光子吸收系数会明显地改变石墨烯结构的光透射率,而光透射率则对石墨烯材料自身温度不敏感。该结论可为设计各类微纳结构的光子器件如光开关和光传感等提供理论依据。
表面光学 石墨烯表面等离子体 三阶非线性效应 光双稳态 费米能级
Author Affiliations
Abstract
1 Novosibirsk State University, 2 Pirogova Street, Novosibirsk 630090, Russia
2 Nonlinear Physics Centre, Research School of Physics and Engineering, Australian National University, Canberra, ACT 2601, Australia
We propose a parity-time (PT) symmetric fiber laser composed of two coupled ring cavities with gains and losses, which operates both in PT-symmetric and symmetry-broken regimes depending on the static phase shifts. We perform analytical and numerical analysis by the transfer matrix method taking into account gain saturation and predict laser bistability in the PT-symmetric regime in contrast to a symmetry-broken single-mode operation. In the PT-broken regime, the generation power counterintuitively increases with an increase of the cavity losses.
Lasers, fiber Bistability Lasers, ring Photonics Research
2018, 6(4): 04000A18
基于自旋反转模型, 数值研究了光抽运下1300 nm自旋垂直腔面发射激光器(Spin-VCSEL)输出激光的圆偏振转换(PS)及偏振双稳(PB)特性。研究结果表明: 对于一定的抽运光偏振椭圆率PP, 抽运光功率能在一定程度上控制激光器输出光的偏振椭圆率Pout, 其绝对值随抽运光功率的增加而逐渐增大; 对于一定的归一化抽运光功率η, 采用正向扫描(逐渐增加)和反向扫描(逐渐减小)PP时, Spin-VCSEL输出的左旋圆偏振光与右旋圆偏振光之间会发生PS, 并可观察到PB现象。对于较小的η, 双稳环宽度随η的增加先增加到一个最大值然后减小到0; 对于较大的η, 双稳环宽度随η的增加总体上呈现出逐渐减小的趋势。激光器的线宽增强因子α和有源区介质的双折射系数γp等内部参数对由PP变化引起的PS和PB均有较大的影响。此外, 确定了双稳环宽度在某些激光器关键内部参数和η构成的参数空间中的分布图。
激光光学 自旋垂直腔面发射激光器 光抽运 圆偏振转换 双稳
1 湖北汽车工业学院 汽车工程学院, 湖北 十堰 442002
2 中南民族大学 生物医学工程学院, 武汉 430074
采用统一色噪声近似构建了由乘法色噪声驱动的纯吸收型光学双稳态状态方程, 并分析了色噪声对光学双稳态的影响, 将结果与白噪声驱动的光学双稳态进行比较.结果表明: 当乘法噪声与加法噪声处在正关联时, 增加乘法色噪声的自关联时间τ, 光学双稳性的区域显著变宽, 即磁滞回线面积变大; 当乘法噪声与加法噪声处在负关联时, 只有乘法噪声较小时, 改变乘法色噪声的自关联时间τ, 光学双稳态才发生改变; 当乘法噪声的自相关时间等于零时, 本文模型退化为乘法白噪声驱动的光学双稳性状态方程.
非线性光学 光学双稳态 统一色噪声近似 色噪声 状态方程 Nonlinear optics Optical bistability Unified colored noise approximation Colored noise State equation
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinademy of Sciences, Xi’an 710119, China
The stochastic resonance based on optical bistability in the semiconductor optical amplifier is numerically investigated to extract a weak pulse signal buried in noise. The output property of optical bistability under different system parameters is analyzed, which determines the performance of the stochastic resonance. Through optimizing these parameters, the noise-hidden signal is extracted via stochastic resonance, in which the maximum cross-correlation gain higher than nine is obtained. This provides a novel technology for detecting a weak optical signal in various signal processing fields.
190.0190 Nonlinear optics 190.1450 Bistability Chinese Optics Letters
2016, 14(8): 081901
Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Sistan and Baluchestan (USB), Zahedan 98164-161, Iran
Frontiers of Optoelectronics
2016, 9(4): 560–564
1 湖北第二师范学院物理与机电工程学院, 武汉 430205
2 湖北第二师范学院物理与机电工程学院信息科学与技术研究院, 武汉 430205
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。
非线性 光学双稳态 传输矩阵 Kerr介质 函数光子晶体 nonlinearity optical bistability transfer matrix Kerr medium function photonic crystal
