1 湖南第一师范学院物理与化学学院，湖南 长沙 410205
2 湖南理工学院信息科学与工程学院， 湖南 岳阳 414006
提出和实验论证了基于量子弱测量系统的高分辨氨基酸种类识别方案，并探究了分辨率的提升规律。该量子弱测量系统利用氨基酸溶液的旋光角充当系统的后选择角，将放大后的光自旋霍尔效应位移作为探针识别氨基酸的种类，通过改变入射角可以提升该系统对旋光角的分辨率。通过合理设计BK7-介质结构界面，使其分辨率比单纯BK7玻璃界面有两个数量级的提升，可达 （）/。这些研究将为氨基酸种类的高精度识别提供理论基础，并拓展量子弱测量的应用范围。
量子光学 量子弱测量 氨基酸种类 光自旋霍尔效应位移 光学学报
2022, 42(22): 2227001
1 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统（教育部/广东省）重点实验室, 广东 深圳 518060
2 长沙学院电子与通信工程系, 湖南 长沙 410003
3 湖南第一师范学院信息技术系, 湖南 长沙 410205
4 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
实验研究了圆孔衍射调制下的强激光在克尔非线性介质中的传输特性。观测了小尺度自聚焦效应引起的多细丝形成、单根细丝演化以及细丝之间相互作用过程。结果表明： 在非线性传输过程中，衍射调制光束在空间特定位置出现调制增长，导致光束分裂形成多路细丝；单根细丝的强度并非无限增长，而是达到一定值后通过锥形发射释放多余能量，同时与背景光相互作用形成新细丝；相距较近的细丝之间通过干涉相互作用，使其在附近区域形成新的细丝。
非线性光学 自聚焦 非线性传输 小尺度自聚焦 衍射 中国激光
2014, 41(12): 1202008
1 湖南第一师范学院 信息科学与工程系, 长沙 410205
2 湖南大学 计算机与通信学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
短时傅里叶变换可将1维时域或频率信号扩展到时间-频率的2维平面。为了研究了光纤中的色散效应与脉冲的初始啁啾对信号传输的影响,采用短时傅里叶变换理论进行了分析。与传统傅里叶变换相比, 短时傅里叶变换可以更直观地描述光纤的色散效应与脉冲的初始啁啾如何影响信号的时域与频率的传输特性;此外, 从短时傅里叶变换的时频分析图还可以很清晰地观察到在脉冲传输过程中, 由色散效应与脉冲的初始啁啾所诱导的新的频率啁啾的演化规律。结果表明,短时傅里叶变换克服了传统的傅里叶变换法只能单独在频率或时域中比较信号的瞬态特性缺点,为分析光纤中脉冲信号的传输提供了一种新途径。
光电子学 短时傅里叶变换 时频分析 色散 啁啾 optoelectronics short-time Fourier transformation time-frequency analysis dispersion chirp
湖南第一师范学院 信息科学与工程系, 湖南 长沙, 410205
通过数值法对包含拉曼延迟响应的(3+1)维非线性薛定谔方程进行求解,研究了超短脉冲激光在负折射介质中传输时拉曼效应对自聚焦传输特性的影响,着重分析其不同与常规介质的反常传输现象。结果表明:由于负的折射率影响,拉曼效应将导致超短脉冲在自聚焦过程中频谱发生蓝移现象,这与常规介质对应情形相反;而它对负折射介质中超短脉冲的自聚焦特性的影响与常规介质相同,即拉曼效应将诱导自聚焦效应首先发生在脉冲的前沿。本文研究工作对将来利用负折射介质来操控超短光脉冲串产生、自聚焦等许多实际应用领域研究具有重要的指导意义。
非线性光学 负折射介质 超短脉冲 拉曼效应 nonlinear optics metamaterials ultrashort pulse Raman effect
湖南第一师范学院 信息科学与工程系, 长沙 410205
数值研究了二阶孤子在具有横向折射率周期性调制的Kerr型光学格子中的传输特性, 研究结果表明: 横向折射率周期性调制会导致二阶孤子裂变成振幅大小不等的两基态孤子。当初始入射角大于某一临界值或调制周期与调制深度小于某一临界值时, 裂变后大振幅基态孤子将跨越势阱向前传输; 反之, 它将被类似波导形式的路径俘获。而小振幅基态孤子将始终跨越势阱向前传输。因此光学格子中二阶孤子这种独特传输行为对光计算、全光通信以及新型光子器件开发等领域具有重要的理论和实际指导意义。
光电子学 二阶孤子 传输特性 光学格子 孤子衰变 optoelectronics two-order soliton propagtion characteristics optical lattice soliton decay
1 湖南第一师范学院 信息科学与工程系, 长沙 410205
2 湖南大学 计算机与通信学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室， 长沙 410082
对超短脉冲在负折射介质中的传输特性进行了研究，着重分析其不同于常规介质的反常脉冲分裂现象。结果表明：由于负的折射率影响，介质将通过反常群速度色散与自散焦非线性的相互作用机理来诱导脉冲的对称分裂。同时，分析由色散磁导率所导致的可控自陡效应对脉冲分裂的影响，发现负折射介质中正负的自陡效应都会引脉冲非对称分裂。其中负的自陡效导致脉冲裂变后其后沿比前沿高，这与常规介质自陡效应(恒为正)情形相同；而负折射介质正的自陡效应对脉冲分裂影响刚好与前者相反，即裂变后脉冲后沿比前沿低。
负折射介质 超短脉冲传输 脉冲分裂 自陡 metamaterials ultrashort pulse propagation pulse splitting selfsteepening
1 湖南第一师范学院信息科学与工程系， 湖南 长沙 410205
2 湖南大学计算机与通信学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室， 湖南 长沙 410082
研究了负折射介质中非线性色散效应对调制不稳定性的影响，揭示了若干新的不稳定性现象。得到了有任意高阶线性与非线性色散效应情形下调制不稳定性增益谱的表达式，结果表明：所有偶次非线性色散不但会影响原来的不稳定性，而且可能会导致新的不稳定性区域；而所有的奇次非线性色散将始终抑制调制不稳定性，且与其符号的正负无关。进一步研究了由色散磁导率所诱导的二阶非线性色散效应对调制不稳定性的影响。研究发现它不但能使在常规介质中不可能出现的调制不稳定性现象也能出现，而且可能会导致在无限带宽的调制频率范围内发生新的不稳定性现象，且其增益值将随调制频率的增大而单调增大。
非线性光学 负折射介质 调制不稳定性 超短脉冲传输
湖南大学 计算机与通信学院, 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
基于Drude模型, 采用解析法与数值模拟法研究了具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性。结果表明超常材料中光束聚焦现象不但可以发生在自聚焦非线性介质中(正折射区)而且可以发生在自散焦非线性介质中(负折射区), 且光束中心频率离介质的等离子频率越近, 其聚焦效应越明显。特别是当电与磁非线性极化率为异号时, 超常介质的非线性符号可以通过调控电与磁等离子频率的相对大小控制, 这为主动操控光束的传输提供一种新的自由度。
非线性光学 超常介质 自聚焦 光束传输 nonlinear optics metamaterials self-focusing beam propagation
1 湖南大学a.计算机与通信学院 信息与通信工程系
2 b.教育部微纳光电器件及应用重点实验室,长沙 410082
从非线性薛定谔方程出发,采用线性稳定性的分析理论和分布傅里叶的数值模拟方法,研究了噪音对飞秒脉冲在两个零色散波长光子晶体光纤中传输特性的影响和超连续谱的产生. 研究结果表明,在传输的初始阶段,无论有无噪音,频谱展宽的主要机制都是自相位调制；但噪音加快了脉冲的分裂,产生色散波所经历的传输距离比没有噪音时要短. 在传输的后续阶段,高阶孤子分裂产生基态孤子,与没有加入噪音时相比,噪音不仅减弱了孤子走离效应,而且还抑制了孤子自频移效应,使得从反常色散区转移至长波长处的能量变少.
光子晶体光纤 飞秒脉冲 超连续 非线性薛定谔方程 Photonic crystal fibers Femtosecond pulse Supercontinuum Nonlinear Schrdinger equation
湖南大学 计算机与通信学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室,湖南 长沙 410082
基于Drude模型研究了超常介质中的色散磁导率对时空不稳定性(STI)的影响,得到了具有赝五阶非线性效应和自陡效应情形下时空不稳定性增益谱的一般表达式。结果表明,在负折射区,对于自聚焦介质,赝五阶非线性使调制增长的频谱范围和增益值增大,而对于自散焦介质,作用则相反,这与常规介质中的现象不同;在正折射区,赝五阶非线性会抑制自聚焦介质中的时空不稳定性,与常规介质中的现象相同。此外,超常介质中自陡效应可能为负值,但无论自陡效应是正或负,都能抑制时空不稳定性的产生。
非线性光学 时空不稳定性 超常介质 赝五阶非线效应 自陡
