1 成都信息工程大学 光电工程学院, 四川 成都 610225
2 电子科技大学 航空航天学院, 四川 成都 610054
在光场中引入一维燕尾突变函数,利用分步傅立叶方法研究了燕尾高斯(SG)光束在分数薛定谔方程(FSE)中的演化动力学,详细讨论了线性势、抛物线势、高斯势及无势的情况。在无势情况下,SG光束会因群延迟的变化而分裂成两个子光束,并且分裂轨迹会随着Lévy指数的增大出现弯曲。在线性势下,SG光束出现了周期性反转和聚焦行为,Lévy指数和线性势系数分别影响聚焦点峰值强度和反转及聚焦的演化周期,其反转和聚焦周期距离只受线性势影响而与Lévy指数无关。在抛物线势情况下,具有较大Lévy指数的SG光束的主瓣和旁瓣反转和聚焦从杂乱转变为周期性演化,其反转聚焦位置由抛物线势系数和Lévy指数共同决定。在高斯势中,光束的演化在势垒的约束下由于反射主瓣和旁瓣的干扰,窄势垒的周期性反转和聚焦出现杂乱混沌现象,而对于宽势垒,由于旁瓣减弱,周期性演化变得清晰。本文研究结果为利用高阶燕尾光波场实现光调制器和光开关提供了可能。
燕尾高斯光束 分数薛定谔方程 Lévy指数 Swallowtail-Gaussian beam Fractional Schrödinger equation Lévy index
1 成都信息工程大学 光电工程学院, 四川 成都 610225
2 四川文理学院 智能制造产业技术研究院, 四川 达州 635000
轨道角动量(OAM)是高容量光通信和超分辨成像技术的重要参数。利用惠更斯-菲涅尔原理和相干合成理论,提出了杂化偏振涡旋合成光束阵列。详细研究了涡旋、偏振、附加拓扑电荷及子光束数对输入和输出平面光束的OAM谱的影响。结果表明:子光束的数量和杂化偏振共同影响了OAM模式的最大权重,子光束数量增加会显著提升OAM谱的最大权重,但杂化偏振却不能显著提升OAM谱的最大权重。OAM谱的最大模式位置总是等于光束中心光涡旋的总拓扑数,与子光束数无关。OAM谱所有非零权重模式的位置由涡旋、偏振、附加拓扑电荷和子光束数目共同决定。本文结果对光通信与偏振成像技术有着潜在的应用价值。
轨道角动量谱 偏振 涡旋 orbital angular momentum spectrum polarization vortex
成都信息工程大学 光电工程学院, 成都 610225
为了探索初始1阶相位调制对高斯光脉冲光纤中长距离传输特性的影响规律, 从光纤中的非线性光演化方程出发, 采用分步傅里叶算法, 数值研究了初始1阶相位调制的高斯光脉冲在光纤中传输时的形状、幅度、时间轨道的演化特性。结果表明, 高斯脉冲在长距离传输中, 一方面其幅度呈现出衰减的振荡行为, 另一方面其时间轨道则因为1阶相位调制的存在而发生直线平移, 直线平移的大小和方向分别取决于相位调制参量的绝对值和正负号。该工作可扩展非孤子脉冲的长距离传输特性研究, 并可用于脉冲时间轨道的直线调控。
非线性光学, 1阶相位调制, 分步傅里叶算法, 时域轨道, nonlinear optics first-order phase modulation split-step Fourier algorithm temporal trajectories damped oscillation
成都信息工程大学 光电技术学院, 成都 610225
采用分步傅里叶算法, 在基元脉冲数分别为9、17和25及相邻基元脉冲时间间隔分别为1、2及3的情况下, 对短间隔脉冲串在光纤负色散区的非线性传输特性进行数值研究.研究结果表明, 尽管脉冲数、脉冲位置、脉冲强度和相邻两脉冲间的时间间隔随距离变化, 且在传输过程中弱脉冲基座会扩展到很宽的时间范围, 但是整个主脉冲波包始终保持局域即其时间间隔几乎不变, 展宽速度不明显.同时, 主脉冲波包永不重复前面的轮廓, 即波包演化出现混沌行为.短间隔脉冲串的非线性演化可以形成混沌孤子波包, 基元脉冲间的时间间隔及脉冲串的脉冲数都会影响混沌孤子波包的子脉冲数和它的持续时间.
混沌孤子波包 短间距脉冲串 非线性传输特性 混沌 孤子 Chaotic soliton wavepackets Short-interval pulse trains Nonlinear propagation characteristics Chaotic Soliton
成都信息工程学院 光电技术学院, 成都 610025
推导了艾里涡旋光束在傍轴ABCD光学系统中的传输解析式, 研究了其在梯度折射率介质中的动态传输、坡印廷矢量和涡旋轨迹, 及涡旋核对艾里主波瓣和坡印廷矢量的影响.结果表明:弹道轨迹和涡旋轨迹不再是传统的抛物线, 而是呈三角函数分布; 在z=(2j+1)L/4处, 弹道轨迹和涡旋轨迹均会有奇异现象, 且在z=(j+1)L/2附近有坡印廷矢量的反转现象.在临界传输距离处, 艾里主波瓣会被涡旋核遮拦, 随着传输距离的增大, 艾里主波瓣由于自愈特性再次出现, 并绕最近的涡旋核旋转.
艾里涡旋光束 动态传输 坡印廷矢量 弹道轨迹 Airy vortex beam Propagation dynamics Poynting vector Ballistic trajectory
成都信息工程学院 光电技术学院,成都 610225
基于异向介质中包一到三阶非线性色散的非归一化扩展非线性传输方程,利用德鲁德电磁模型和线性稳定性分析法,导出了调制不稳定的色散关系和增益谱.以实际单位形式计算和讨论了传输方程系数、正负折射区及自聚焦和自散焦情况下调制不稳定增益谱随归一化角频率的变化关系.结果表明:随归一化频率增加,负折射区在自聚焦时的增益谱谱宽和谱峰都先增加再减为零;负折射区在自散焦时调制不稳定只出现在禁带附近,且谱宽和谱峰都单调减小.正折射区调制不稳定只出现在自聚焦情形,且谱宽一直增加,而谱峰先减小后增加.总体而言,三阶非线性色散的存在不利于调制不稳定的产生.
调制不稳定性 三阶非线性色散 异向介质 负折射 Modulation instability Thirdorder nonlinear dispersion Metamaterials Negativerefractive