山西大学 物理电子工程学院 山西 太原 030006
基于分数阶三次-五次非线性薛定谔方程, 数值研究了初始啁啾对双艾里光束传输特性的影响。结果表明: 当同相的两个艾里光束初始间隔为零时, 在分数阶衍射效应和初始啁啾共同作用下形成呼吸孤子或相互排斥的孤子对。艾里光束相互吸引时可以产生准稳定传输的呼吸孤子, 而相互排斥时则形成横向间隔增大的孤子对。当初始间隔不为零时, 初始啁啾的绝对值越大, 两个艾里光束之间的排斥力越强, 光束演化偏转角也越大, 且随着Lévy指数的增大, 衍射效应使光束宽度变大。当初始输入的两个艾里光束反相时, 整体均表现为排斥作用, 且初始啁啾越大, 两艾里光束间的排斥力越强。
三次-五次分数阶非线性薛定谔方程 艾里光束 啁啾 cubic-quintic fractional nonlinear Schrdinger eq Airy beam chirp 量子光学学报
2023, 29(1): 010701
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
2 State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
Microcavities constructed from materials with a second-order nonlinear coefficient have enabled efficient second-harmonic (SH) generation at a low power level. However, it is still technically challenging to realize double resonance with large nonlinear modal overlap in a microcavity. Here, we propose a design for a robust, tunable, and easy coupling double-resonance SH generation based on the combination of a newly developed fiber-based Fabry–Perot microcavity and a sandwich structure, whose numerical SH conversion efficiency is up to 3000% W-1. This proposal provides a feasible way to construct ultra-efficient nonlinear devices for generation of classical and quantum light sources.
microcavity double resonance second-harmonic generation Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 111901
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本文基于包含高阶效应的复系数三次-五次金兹堡-朗道方程, 采用分步傅里叶变换法, 数值研究了艾里脉冲的传输特性。结果表明: 在合理的参数条件下, 艾里脉冲将演化为束缚态孤子或类脉动孤子。高阶效应导致两种孤子的传输方向发生偏移, 且偏移程度可以通过调节参数的大小来控制。当高阶效应超过某一临界值时, 类脉动孤子的行为会发生反常变化, 自频移效应会导致类脉动孤子转化为束缚态孤子, 自陡峭效应使类脉动孤子的传输变得不稳定, 而三阶色散效应会使类脉动孤子演化为束缚态孤子或者类矩形波。
艾里脉冲 复系数三次-五次金兹堡-朗道方程 高阶效应 Airy pulse complex cubic-quintic Ginzburg-Landau equation higher-order effects
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基于非线性分数薛定谔方程, 采用分步傅里叶方法研究了非线性增益和线性损耗对高斯光束传输特性的影响。结果表明: 在非线性分数薛定谔方程中, 可以通过调控系统参数来改变高斯光束演化得到的呼吸孤子的传输行为, 其中系统Lévy指数对呼吸孤子的脉宽、振幅和周期有很好的控制作用; 当线性损耗为零时, 非线性增益越大, 光束衍射越弱, 在传输过程中的脉宽越窄, 周期减小地越快, 振幅增大也越快; 当线性损耗不为零时, 线性损耗系数越大, 呼吸孤子的呼吸周期沿传输方向增大越快, 振幅衰减也越快; 当线性损耗为常数或者余弦形式时, 通过合理选择参数和非线性增益的大小, 可以使呼吸孤子的传输趋于稳定, 但指数形式的线性损耗并不能平衡非线性增益对呼吸孤子的影响。
分数薛定谔方程 非线性增益 线性损耗 fractional Schrdinger equation nonlinear gain linear loss
山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
基于包含势垒的变系数分数薛定谔方程，采用数值模拟和解析相结合的方法研究了啁啾参量和势垒函数对高斯光束传输动力学的影响。结果表明：线性啁啾会削弱分裂后其中一束子光束的强度，而二次啁啾会改变光束的呼吸幅度和宽度，使得光束不再严格按照正弦规律振荡，最终形成了一大一小的呼吸轨迹；引入势垒作用后，势垒位置处的光束由于反射与透射现象而发生变形；反射与透射的光束仍然会受到变系数的调制，并在势垒位置处叠加后再次传输。在势垒深度合适的情况下，光束遇到势垒后会被全部反射，光束的全部能量被束缚在两势垒之间，从而可在分数系统中通过势垒和啁啾参数实现对光束传输的调控与管理。
非线性光学 分数薛定谔方程 啁啾 势垒 高斯光束 光学学报
2022, 42(13): 1319001
基于广义耦合非线性薛定谔方程及其N-孤子解, 采用分步傅里叶方法, 数值研究了自陡峭效应和自频移效应对N-孤子解传输特性的影响。结果表明: 自陡峭效应和自频移效应均会使1-孤子解在传输过程中发生偏移; 对于2-孤子解和3-孤子解的束缚态孤子形式, 自陡峭效应和自频移效应会引起孤子的偏转和能量的重新分配; 对于类呼吸结构的2-孤子解和3-孤子解, 自陡峭效应和自频移效应则会破坏类呼吸结构, 使各孤子发生分离, 最终形成振幅不等、传输速度不同的孤子。
耦合非线性薛定谔方程 自陡峭效应 自频移效应 coupled nonlinear Schrdinger equation self-steepening effect self-frequency shift effect
1 山西大学 物理电子工程学院 山西 太原 030006
2 山西大学 物理电子工程学院 山西 太原 030006
本文基于包含非局域非线性效应的非线性薛定谔方程, 采用分步傅里叶变换方法, 详细研究了竞争非局域非线性介质中啁啾艾里光束的传输动力学特性。结果表明: 啁啾可以改变单艾里光束的传输速度, 且啁啾越大, 脉冲偏移速度越大, 但啁啾对光束的呼吸周期和振幅影响却不大。当初始输入为啁啾双艾里光束时, 在弱非局域介质中, 啁啾会使两光束间的排斥力增强, 从而影响孤子的呼吸周期; 而在强非局域介质中, 两光束的相互作用较为复杂, 表现为结构复杂的准周期特性, 啁啾会导致准周期结构的周期变化, 且随着啁啾绝对值的增大, 准周期结构的周期变大, 光束衍射增强。
非局域介质 啁啾 艾里光束 nonlocal media chirp Airy beam
1 山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
2 山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
基于包含四波混频效应的耦合非线性薛定谔方程,采用Hirota双线性方法得到了其4-暗孤子解,并数值研究了其传输特性。结果表明:通过调控参数,可以分别获得4-暗孤子、3-暗孤子及暗孤子-反暗孤子组合,但孤子间的相互作用依然是弹性碰撞。
耦合非线性薛定谔方程 4-暗孤子解 四波混频效应 coupled nonlinear Schrdinger equation four-dark soliton solution four wave mixing effect
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基于广义耦合非线性薛定谔方程,采用Hirota双线性方法,得到了方程的N-孤子解,并详细研究了各个参数对孤子解脉冲传输特性的影响。结果表明:系统参数a、b、c主要影响孤子的振幅大小;参数ki的实部对孤子的振幅和脉宽均有一定程度的影响,而虚部则决定孤子的偏移速度的大小;参数ζ的改变使孤子解的p,q分量的传输特性不再相同,且各孤子的能量发生重新分配。
耦合非线性薛定谔方程 Hirota双线性方法 N-孤子解 coupled nonlinear Schrdinger equation Hirota bilinear method N-soliton solution
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基于包含可变参数增益的四分量耦合非线性薛定谔方程,采用Hirota双线性方法,获得了三亮一暗的二孤子解及其渐近极限,并详细地讨论了二孤子解的传输特性,结果表明:合理选择参数,可以获得二孤子解的弹性碰撞、非弹性碰撞和束缚态传输等情况。
耦合非线性薛定谔方程 二孤子解 Hirota双线性方法 coupled nonlinear Schrdinger equation two-soliton solutions Hirota bilinear method
