1 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062
2 华东师范大学重庆研究院，重庆 401120
3 济南量子技术研究院，山东 济南 250101
近年来，智能光子学领域取得了蓬勃发展。其中，机器学习算法与超快光学的结合展现出了巨大潜力，不仅给超快光学系统带来了新功能，也极大地提升了系统的性能。特别地，机器学习已在锁模激光器中获得了广泛应用。本文着重介绍机器学习算法及控制系统在超快光纤激光器中的应用，包括产生和操控孤子锁模脉冲、时空锁模脉冲、呼吸子脉冲以及分形呼吸子。
激光器 锁模 孤子 呼吸子 智能 中国激光
2023, 50(11): 1101006
山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
本文基于变系数相干耦合非线性薛定谔方程组的复合波解,研究了均匀和非均匀相干耦合光纤系统中平面波背景上的孤子与Akhmediev呼吸子和Kuznetsov-Ma呼吸子间的相互作用。研究发现,孤子与Akhmediev呼吸子间存在弹性碰撞、准弹性碰撞和非弹性碰撞三种形式,而孤子与Kuznetsov-Ma呼吸子间呈现弹性碰撞或平行传输。进一步,通过研究一种周期扰动的非均匀相干耦合光纤系统,发现色散和非线性的周期扰动不会影响孤子与呼吸子相互作用的本质,但均会引起复合波振幅的波动;另外,仅色散扰动会导致孤子的轨迹产生波动,而非线性的扰动不会影响孤子的轨迹。
相干耦合系统 复合波 呼吸子 孤子 相互作用 Coherently coupled system Composite wave Breathers Soliton Interaction
宁波大学物理科学与技术学院, 浙江 宁波 315211
实验上观测了贝塞尔光束在饱和非线性介质中的呼吸传输行为,出射光斑的时间演化过程验证了其传播存在呼吸现象。结合怪波形成的线性几何会聚理论和非线性诱导理论,进一步通过实验设计,使具有一定间隔的两束贝塞尔光束以一定夹角入射,当两个贝塞尔呼吸子在出射面碰撞时,可获得一个巨峰,该巨峰的峰值能量为线性情况下的3.1倍。此光斑的高峰值特性和反相位边锋的分布特性与怪波的基本特性吻合。相应的数值模拟结果与实验结果也表现出很好的一致性。研究结果为光怪波的形成提供了一种有效的线性和非线性相结合的设计方法,对海洋怪波的研究有一定的借鉴意义。
非线性光学 饱和非线性 贝塞尔光 碰撞 呼吸子 怪波 光学学报
2020, 40(13): 1319001
河南工业职业技术学院 机电自动化学院, 河南 南阳 473009
利用1+2维S-M模型求得了强非局域非线性介质中厄米高斯孤子解析解。在强非局域条件下, 解析解与精确数值解比较符合的很好, 随着非局域程度的降低或高阶光束阶数的增大, 解析解与数值解出现偏差。对高阶光束的传输特性进行了讨论, 得到了高阶光束稳定传输时的相移, 其大小与高阶光束的阶数有关, 随着阶数的增大, 相移减小。
非局域非线性介质 相移 孤子 呼吸子 nonlocal nonlinear media phase shift solitons breathers
山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
基于非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶变换方法,分别讨论了高阶效应(包括三阶色散、自频移和自陡峭)对二阶呼吸子传输特性的影响。结果表明,高阶效应的增加使得偏移量为零的二阶呼吸子分解得越来越早,随着分解后呼吸子组之间距离的减小,它们之间的相互作用越来越强。对于偏移量不为零的二阶呼吸子,高阶效应的增加会使其再现频率变大,也即前后呼吸子组之间的距离变小,最后导致相互作用的产生。
二阶呼吸子 三阶色散 自频移效应 自陡峭效应 second-order breathers third-order dispersion self-frequency shift effect self-steepening effect
1 南京师范大学泰州学院信息工程学院应用物理系, 江苏 泰州 225300
2 华南师范大学光子信息技术广东省高校重点实验室, 广东 广州 510006
主要理论分析了(2+1)维呼吸子在一种预倾角为π/4 的无外置偏压的液晶盒中传输的情况。基于(2+1)维非局域非线性薛定谔方程利用格林函数法计算得出这种特殊液晶盒中光束传输时的响应函数，同时得到了这种情况下的非线性系数，结果表明通过一定的技术手段获得了更强的非线性效应。在平衡点处将势函数近似展开到二阶的情况下得到了一个近似的呼吸子解，另外通过势函数数值积分也得到了一个呼吸子解，将两种理论方法计算所得的呼吸子解的波动振幅、周期和最大(最小)束宽分别与数值模拟结果比较，得到数值积分的结果与数值模拟结果吻合更好。
非线性光学 无外置偏压 格林函数法 响应函数 非线性 呼吸子
利用Snyder-Mitchell模型讨论了笛卡儿坐标系下(1+1)维和(1+2)维光束的传输过程，得到了强非局域非线性介质中传输光束的复宗量厄米高斯型解。该解为抛物线柱函数对高斯光束的调制。给出了复宗量厄米高斯光束共线传输情况。在一定条件下共线传输的复宗量厄米高斯型光束演化为涡旋光束。给出了单束复宗量和涡旋复宗量厄米高斯光束在临界功率下的传输过程，发现它们在传输过程中光束截面和光斑尺寸呈现周期性的呼吸变化，即为呼吸子或旋转涡旋呼吸子。
非线性光学 强非局域非线性介质 复宗量厄米高斯光束 旋转涡旋呼吸子 光学学报
2011, 31(11): 1119002
1 南京师范大学泰州学院应用物理系, 江苏 泰州 225300
2 华南师范大学光子信息技术广东省高校重点实验室, 广东 广州 510006
理论分析了(1+1)维呼吸子在向列相液晶中传输时的情况，通过对原始方程作归一化计算和相应的傅里叶变换，得到了特定情况下的强非局域非线性薛定谔方程，并且通过此方程最终求到了呼吸子解。在未作近似时可以计算出呼吸子的周期和最大(最小)束宽，在平衡点处将势函数近似展开到二阶，此时不仅得出了呼吸子解的周期和最大(最小)束宽，而且解出了波动振幅的解析解。通过数值模拟与解析解的比较，结果表明，解析结果成立于非局域程度较强的情况，并且未作近似的解析解始终比较接近模拟解。
向列相液晶 非局域程度 非线性 薛定谔方程 呼吸子
1 泰山医学院, 山东 泰安 271016
2 泰山医学院, 山东 泰安 271016
基于强非局域非线性介质中的Snyder-Mitchell模型,利用分离变量法得到了(1+1)维光束传输的厄米-高斯型解析解。比较厄米-高斯型解析解与非局域非线性薛定谔方程的数值解,证实了,在强非局域条件下,该厄米-高斯型解与数值解完全吻合。对厄米-高斯光束的传输特性进行研究,结果表明,光束束宽会出现周期性的压缩或者展宽现象。并且得到了实现厄米-高斯光束稳定传输的临界功率、厄米-高斯孤子解及传输常量,临界功率与厄米-高斯光束的阶数无关,但传输常量随阶数的增加而增加。高斯呼吸子和高斯孤子就是基模厄米-高斯呼吸子和基模厄米-高斯孤子。
非线性光学 高阶模呼吸子 分离变量法 厄米-高斯
