研究了非相干耦合光束在损耗介质中的传输特性。采用变分法导出了介质损耗条件下非相干耦合光束的振幅、间距、相位、传播速度等参数演化方程组, 在此基础上经变换得到了两空间光孤子的相互作用势能和相互作用力表达式, 并结合画图分析了介质损耗对孤子的传输及相互作用的影响。研究表明介质损耗减慢了孤子相位的变化速度; 介质损耗还使孤子相互作用随传输距离呈现指数型衰减, 长距离传输可能会导致孤子对的变形崩溃; 孤子间的相互作用存在最大值, 当孤子间距大于某一定值时, 两孤子会互不干扰地独立传输。
非线性光学 空间光孤子 变分法 非相干耦合 损耗 nonlinear optics spatial optical soliton variational principle incoherently coupled loss
1 长江大学量子光学与信息光子学研究所, 湖北 荆州 434023
2 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
3 长江大学物理与光电工程学院, 湖北 荆州 434023
基于非线性薛定谔方程,研究了具有光格子的局域非线性介质中存在的单通道和多通道多极格子孤子的光场分布、稳定性和动力学行为。研究发现,系统中存在同相和反相2种类型的多通道多极格子孤子;在单通道情形下,只存在反相多极格子孤子,同相的多极格子孤子不存在;在3种类型的格子中,同相多极格子孤子的稳定性最差,而多通道反相多极格子孤子的稳定性最高。在撤去光格子的情况下,3类格子孤子呈现出不同的动力学行为。同相多极格子孤子分裂成相应数目的光束后,或合并成1个光束、或能量重新分配、或周期性碰撞。而反相多极格子孤子分裂后,光束相互排斥,2个边带光束沿直线路径向前传输,且轨迹与原传播方向的夹角相等;在传播常数较小时,可能会出现光束弥散。这些性质对全光路由、全光开关等全光控制技术的研究有一定的参考作用。
光通信 空间光孤子 光格子 光学传输 多极孤子 激光与光电子学进展
2019, 56(2): 020602
1 华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州 510006
2 华南师范大学信息光电子科技学院, 广东 广州 510006
在量子力学的微扰理论框架下,利用微扰法求解得到了1+2维强非局域非线性介质——铅玻璃中二阶微扰修正的“类拉盖尔高斯型”涡旋孤子的近似解析解。从非局域非线性薛定谔方程(NNLSE)出发,以铅玻璃中的真实折射率与Snyder-Mitchell(SM)模型中描述的抛物线型折射率的差值为微扰,以SM模型中的拉盖尔高斯孤子解为基态解,求得了铅玻璃材料中二阶微扰修正的“类拉盖尔高斯型”涡旋孤子的解析解。拓扑荷值分别为1、2、3、4的微扰修正的“类拉盖尔高斯型”光孤子比未加微扰的拉盖尔高斯型光孤子更稳定,非常接近孤子真解的传输行为。
非线性光学 空间光孤子 微扰理论 拉盖尔高斯 铅玻璃
湖北科技学院电子与信息工程学院, 湖北 咸宁 437100
基于角度烧孔模型研究光致异构空间光孤子的形成条件和传输性质。在有背景光条件下, 利用MATLAB仿真研究折射率随光强的变化关系。根据折射率的变化规律,分析形成孤子的条件。结果表明:在有背景光时,折射率改变可正可负,可形成亮孤子和暗孤子。
非线性光学 光致异构 偶氮苯聚合物 角度烧孔 空间光孤子 激光与光电子学进展
2018, 55(5): 050601
1 东北石油大学 物理系, 黑龙江 大庆 163318
2 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
研究了线性和二次电光效应共存的双光子光折变介质中沿同一直线传播的两空间光孤子间的相干耦合现象, 从理论上证实了在适当的条件下相干耦合的亮-亮和暗-暗孤子对的存在。结果表明, 这些相干耦合孤子对的形成、性质和传输规律依赖于介质内线性和二次电光效应间的相互作用(即相互增强、减弱甚至抵消)。详细分析了两相干入射光的初始相位差、强度比和外加电场等三个方面对相干耦合孤子对宽度及亮-亮孤子对的自转向过程的影响, 为相干耦合孤子对在实际中的应用奠定理论基础。
非线性光学 光折变效应 电光效应 空间光孤子 相干耦合 nonlinear optics photorefractive effect electro-optic effect spatial soliton 红外与激光工程
2016, 45(s1): S108001
赣南师范学院物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
运用变分法研究了具有指数响应的强非局域介质中两束正交偏振、中心重合的厄米高斯光 束的传输特性,得到了光束各参量的演化方程和一个临界功率Pc。当两光束以临界功率入射时, 可以形成厄米高斯型空间光孤子;当两光束以总功率2Pc入射,但两光束入射功率不相等时,两 光束可以形成厄米高斯型呼吸子。通过数值模拟研究发现,低阶光束时,可以得到近似孤子解； 当光束阶数大于3阶时,则得不到孤子解。比较变分解与数值解,结果表明在光束阶数小于3阶时, 变分解较好地反映了具有指数响应的强非局域介质中两束正交偏振、中心重合的厄米高斯光束的传输特性。
非线性光学 厄米高斯空间光孤子 变分法 指数响应强非局域介质 nonlinear optics Hermite-Gaussian spatial optical soliton variational method strongly nonlocal medium with exponential-decay re
长治学院电子信息与物理系, 山西 长治 046011
主要研究空间光孤子在非线性克尔介质的线性折射率受到双势垒调制时的传播行为。 采用数值模拟的方法,讨论了在两种不同类型对称双势垒的作用下,单孤子和双孤子的空 间传播行为。数值模拟结果显示,在双势垒的作用下,单孤子能表现出摆动、遂穿和导向 行为,双孤子能表现出导向行为。因此,通过合理设计诸如调制深度、垒间距、单垒的宽度 等双势垒参数以及初始中心偏移和入射角度等入射光束参数,可以实现孤子的捕获和控制。
非线性光学 空间光孤子 数值模拟 对称双势垒 导向 遂穿 nonlinear optics spatial optical soliton numerical simulation symmetric double barrier steering tunneling
湖北科技学院电子与信息工程学院, 湖北 咸宁 437100
基于光致折变介质中光子晶格作用下光孤子的基本理论模型,采用分部傅里叶 算法,研究了二维光子晶格调控下 空间孤子的形成及其传输特性。结果表明,在厄米特-高斯光子晶格中,晶格阶数、调制强度、深度显著地影 响了空间孤子的形状及其稳定性。结果对空间孤子实验研究具有重要的指导意义。
非线性光学 光子晶格 空间光孤子 厄米特晶格 nonlinear optics photonic crystal lattice spatial optical soliton Hermite lattice
赣南师范学院 物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
依据非局域非线性介质中双光束传输时遵循的非局域非线性薛定谔耦合方程,在强非局域情形下,通过把响应函数作泰勒展开近似取到二阶,运用变分法求出了正交偏振、中心重合的双厄米高斯光束在强非局域介质中传输时各参量演化规律和一个临界功率,并运用分步傅里叶算法数值模拟出了束宽和相位的演化规律。当两光束以临界功率入射时,得到了正交偏振、中心重合的双厄米高斯空间光孤子及其大相移演化规律。当两光束以总临界功率入射,但两束光的入射功率不等时,光束可以形成呼吸子,但随着阶数的增加呼吸子将越来越不稳定。对于各阶呼吸子,功率大的束宽都作周期性压缩振荡变化,功率小的束宽都作周期性展宽振荡变化,且两呼吸子中功率大的相移随传输距离增加更快。在厄米高斯光束阶数小于5时,变分解得到的结果与数值解吻合较好。
非线性光学 强非局域介质 厄米高斯空间光孤子 nonlinear optics strongly nonlocal medium Hermite-Gaussian spatial optical soliton 强激光与粒子束
2014, 26(12): 121004
1 广东第二师范学院物理系, 广东 广州 510303
2 广东工业大学信息工程学院, 广东 广州 510006
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。
非线性光学 克尔介质 宇称-时间对称光晶格 空间光孤子 稳定性 nonlinear optics Kerr medium parity-time symmetric optical lattice spatial soliton stability
