山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
基于描述超材料中超短脉冲传输的高阶非线性薛定谔方程,采用行波法得到一种精确的飞秒准亮孤子解及其存在条件。研究发现,在群速度色散、三阶色散、三次-五次非线性、自陡峭和二阶非线性色散效应的精确平衡下,超材料中可存在该飞秒准孤子;当三阶色散和二阶非线性色散不存在时,该准孤子无法存在。基于Drude模型,详细讨论了不同非线性超材料中该飞秒准亮孤子存在的不同折射区域。结果表明,该飞秒准孤子可存在于自散焦非线性超材料的负折射区和自聚焦非线性超材料的正折射区,而且在不同区域具有不同的脉冲强度和宽度。这意味着,通过选择不同非线性超材料和输入电磁波的频率,使其位于相应的存在区域,可以实现对孤子特性的调控。
非线性光学 飞秒准亮孤子 自散焦 自聚焦 非线性超材料 负折射
1 湖南城市学院 信息与电子工程学院, 湖南 益阳 413000
2 吉首大学 物理与机电工程学院, 湖南 吉首 416000
3 铜仁学院 大数据学院, 贵州 铜仁 554300
借助线性稳定性分析方法,推导出包含非线性耦合作用的锯齿型光波导阵列中平面波的离散调制稳定性增长率的解析表达式,并针对不同次近邻耦合系数分析了非线性耦合作用对调制不稳定性区域的影响.结果表明,改变非线性耦合系数的值会明显影响调制不稳定区域的形状.根据调制稳定性分析结果,预测了亮离散孤子可能存在的参数区域.然后,利用一种准离散的多重尺度方法得到了此锯齿型光波导阵列中亮离散孤子的解析解,并分析了它们的存在条件,结果与离散调制不稳定性分析预测的存在条件基本一致.
非线性光学 光波导 锯齿晶格 非线性耦合 调制不稳定性 亮孤子 Nonlinear optics Optical waveguide Zigzag lattice Nonlinear coupling Modulational instability Bright soliton
研究了一维非局域非线性耦合器中多极亮孤子的存在条件和稳定传输.用牛顿迭代法得到了二极和三极亮孤子.由于较强的非局域响应诱导孤子间的吸引作用比排斥作用大,此时二极孤子不能稳定传输,两孤子相互吸引,融合成一个孤子.随着非局域参数的减小,非线性效应和衍射效应达到平衡时,二极孤子能稳定传播.随着传播常数的减小,孤子的幅值减小,束宽变窄,使得孤子能稳定传播.对于三极亮孤子,在非局域参数较小的时候,耦合的两个三极孤子都不能进行稳定传输.传输一段距离后三极孤子发生碰撞,融合成两极孤子,两极孤子继续传输,最终融合成为一束振荡的光束.随着非局域参数的增大,三极孤子传播的稳定性增强.当传播常数取负数时,随着其绝对值的减小,三极亮孤子的幅值增大,束宽减小,孤子传播的稳定性增强.最后,通过加入白噪声进一步验证了这些亮孤子传播稳定性.
非线性 多极亮孤子 传输特性 稳定性 非局域非线性耦合器 Nonlinear Multipolar bright soliton Propagation characteristics Stability Nonlocal nonlinear coupler 光子学报
2019, 48(10): 1048006
山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
研究了带有变系数的N阶耦合非线性薛定谔方程,获得了其3-孤子解,并通过渐近分析和图像分析研究了孤子的相互作用。结果表明,当本征值不同时, 3-孤子解分别为常规孤子、束缚态孤子以及常规孤子和束缚态孤子的组合;当满足特定条件时,常规亮孤子和束缚态亮孤子可实现弹性相互作用,也可实现非弹性相互作用,而暗孤子仅存在非弹性相互作用;对于常规孤子和束缚态孤子的组合,亮孤子分量的相互作用规律较为复杂,受参数取值影响较大,但暗孤子分量依然保持弹性相互作用。
非线性光学 亮孤子 暗孤子 相互作用 渐近分析
1 西北大学物理学院, 陕西 西安 710069
2 西北大学光子学与光子技术研究所, 陕西 西安 710069
研究了电磁感应透明介质中高阶非线性效应对光孤子传输的影响。采用半经典理论获得介质对光场的线性和非线性响应，基于介质特性利用波动理论推演出三-五阶非线性薛定谔方程。介质的线性非线性特性分别决定了群速度色散参量，三阶和五阶非线性系数。研究结果表明，该非线性介质既可以诱导亮孤子也可以诱导暗孤子，取决于群速度色散参量和三阶非线性系数。当前者为负同时后者为正时产生亮孤子，当两者均为负时产生暗孤子，二者可以通过载频与相应跃迁能级失谐的调节获得。与普通非线性薛定谔方程相比，三-五阶非线性薛定谔方程对亮孤子和暗孤子出现的参数和输入条件更加严格。
量子光学 电磁感应透明 高阶非线性 亮孤子 暗孤子
1 西北大学物理系,陕西 西安 710069
2 西北大学信息科学与技术学院,陕西 西安 710069
用微扰法从理论上计算了外加交变电场的光折变晶体中屏蔽明孤子的自偏转特性，在 外加交变电场的有效电场方向与晶轴方向一致的情况下，晶体中形成屏蔽明孤子，其自偏转方向偏向晶轴反方向， 并且孤子中心的偏转轨迹为一抛物线，当传播距离为一定值时，其偏转距离与外加交变电场值的三次方、光强调制度分别成正比， 当孤子中心光强与暗辐射强度的比值为10时，光孤子的偏转距离最大。伴随自偏转的同时，光孤子中心的空间频率随着传播距离由低频向高频线性移动， 导致光孤子的横截面振幅分布发生了变化，偏转方向的曲线斜率变大，反方向的曲线变得平坦。
非线性光学 自偏转 微扰法 屏蔽明孤子 交变电场 nonlinear optics self-deflection perturbation method screening bright soliton alternating electric field
1 江西医学院上饶分院,江西 上饶 334001
2 上饶师范学院物理与电子信息系, 江西 上饶 334001
为了研究在光纤中光孤子的传输特性,将三阶非线性视为微扰作用,由修正的非线性Schr?dinger方程(MNLS)寻求类明孤子的尝试解, 采用变分法求得拉格朗日密度函数表达式,在此基础上推出了类明孤子的脉冲参数随传输距离的演化方程组。 分析讨论了微扰的直接作用和微扰通过a、b、ω、ξ产生的间接作用,用 Matlab 软件作出图像给出参数|b|随a变 化、ξ随β和Z变化、ω随β和Z变化、a随b和Z变化等情形,直观反映出三阶微小量对类明 孤子传输特性的影响。
非线性光学 修正的非线性Schrodinger方程 变分法 三阶非线性 类明孤子 nonlinear optics modified nonlinear Schr?dinger equation (MNLS) calculus of variations third-order nonlinear bright soliton-like
宜春学院物理科学与工程技术学院，江西 宜春 336000
根据含三阶色散微扰修正项的非线性薛定谔方程，采用变分法，导出了三阶色散效应作用下光纤中具有初始啁啾的类明孤子各参数随距离演化的微分方程组，并用龙格－库塔算法对微分方程组进行了数值求解，数值结果表明：正三阶色散使脉宽展宽，负三阶色散使脉宽压缩，而初始啁啾总是使脉宽展宽，它们都导致相位与频率的抖动和更为严重的频率啁啾。为保证类明孤子稳定传输必须控制三阶色散系数和初始啁啾在很小(如≤0．0001)的范围内，采用三阶色散符号正负交替改变的光纤也有助于类明孤子稳定传输。
纤维与导波光学 传输特性 变分法 类明孤子 龙格－库塔算法 fiber and waveguide optics propagation characteristics variational method bright-soliton-like pulses Runge-Kutta algorithm
南京信息工程大学数理学院, 江苏 南京 210044
当考虑到五阶非线性对光脉冲传输的影响时, 光纤中类明孤子的传输服从含五阶非线性修正项的非线性Schrdinger方程。利用何氏半反推法建立该类明孤子运动方程的变分形式, 然后应用何氏变分法导出该方程基态孤子解的双曲正割表达式。同时, 受何氏指数函数方法的启发, 建立了一种新的高斯表达式。一方面, 基于得到的显式表达式相关学者可进一步研究五阶非线性对光脉冲传输的影响。另一方面, 该求解过程也进一步显示了用何氏变分法求解数学物理中非线性发展方程的简洁有效性。
光纤光学 类明孤子 何氏变分法 指数函数法 高斯表达式
1 华中科技大学电子科学与技术系,湖北,武汉,430074
2 湖北师范学院物理系,湖北,黄石,435002
考察了周期和非周期阱中玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)系统中BEC明孤子的交换和自陷特性以及孤子随时间演化的规律.分析了三个BEC之间原子的迁移率随时间的变化关系,发现三个BEC之间粒子的迁移率和自陷特性与阱的种类、耦合系数、凝聚体的总粒子数和势阱深度有关.
量子光学 玻色-爱因斯坦凝聚 耦合非线性薛定谔方程 BEC明孤子 交换 自陷 quantum optics Bose-Einstein condensates coupling nonlinear： Schrǒdinger equations BEC bright soliton switching self-trap
