光子学报
2022, 51(10): 1019001
为了寻找产生怪波的原因和本质方法,文章采用快速分步傅里叶算法,找到了激发怪波串的一种方法。研究发现:如果选择平面波背景上增加微小的怪波扰动作为初始波在非线性薛定谔方程中传输演化后能激发大量的怪波串。并且平面波背景和微扰项是初始波形成怪波串的必要条件。文章分别对一阶怪波、二阶怪波和三阶怪波微扰后作为初始波进行了传输研究,并研究了微扰项对怪波强度的影响和微扰项的取值范围。
怪波 非线性薛定谔方程 数值模拟 传输演化 rogue wave NLS numerical simulation transmission evolution
1 山西大学 物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037
本文基于空间周期调制的Hirota方程的精确解，研究了呼吸解的演化特性及Peregrine怪波梳的产生。结果表明，增大二阶色散系数的调制强度，会影响怪波解的空间分布，在传输方向产生多个压缩点，形成梳状结构，并且压缩点的个数随着二阶色散调制强度的增加成对增加。此外，讨论了三阶色散对多压缩点所产生的影响。结果表明，引入特定形式的三阶色散，不会影响Peregrine怪波梳的产生，并且通过调整三阶色散的系数，能够抑制Peregrine怪波梳产生过程中次高峰的出现。
周期调制 变系数 三阶色散 多压缩点 Peregrine怪波梳 periodic modulation varying coefficients third-order dispersion multiple compression points Peregrine rogue wave comb
宁波大学物理科学与技术学院, 浙江 宁波 315211
实验上观测了贝塞尔光束在饱和非线性介质中的呼吸传输行为,出射光斑的时间演化过程验证了其传播存在呼吸现象。结合怪波形成的线性几何会聚理论和非线性诱导理论,进一步通过实验设计,使具有一定间隔的两束贝塞尔光束以一定夹角入射,当两个贝塞尔呼吸子在出射面碰撞时,可获得一个巨峰,该巨峰的峰值能量为线性情况下的3.1倍。此光斑的高峰值特性和反相位边锋的分布特性与怪波的基本特性吻合。相应的数值模拟结果与实验结果也表现出很好的一致性。研究结果为光怪波的形成提供了一种有效的线性和非线性相结合的设计方法,对海洋怪波的研究有一定的借鉴意义。
非线性光学 饱和非线性 贝塞尔光 碰撞 呼吸子 怪波 光学学报
2020, 40(13): 1319001
山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
采用达布变换法得到了标准非线性薛定谔方程的一阶呼吸子解及其怪波极限,研究了一阶呼吸子解的动力学特性。借助达布变换的递推关系得到了非线性薛定谔方程的高阶呼吸子解,并分别研究了碰撞叠加、分离、简并和并行传输模式。当各呼吸子的频率趋于零时,得到非线性薛定谔方程怪波极限。研究结果表明,怪波幅值、凸起数以及怪波分裂后中心波峰的阶数和周围的波峰个数均与怪波阶数有关。
光纤光学 非线性光学 怪波 达布变换 呼吸子 简并 并行传输 激光与光电子学进展
2019, 56(5): 050601
山西大学 物理电子工程学院, 山西 太原 030006
基于标准的非线性薛定谔方程, 在增加高阶项的基础上(包括三阶色散、自频移、自陡峭和喇曼增益), 采用分步傅里叶变换方法, 分别讨论了各高阶效应对二阶怪波的传输特性的影响。结果表明, 高阶效应的增加会使二阶怪波在传输过程中分裂得更快, 其中三阶色散、自频移和喇曼增益对中心位置的二阶怪波几乎没有影响, 但自陡峭效应会使中心位置的二阶怪波的幅度降低且中心发生偏移。
二阶怪波 三阶色散 自频移效应 自陡峭效应 喇曼增益 second-order rogue wave third-order dispersion self-frequency shift effect self-steepening effect roman gain
山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
本文基于高阶非线性薛定谔方程，数值研究了自陡峭效应和拉曼增益对啁啾Peregrine怪波传输特性的影响。结果发现，随着自陡峭效应的增强，啁啾Peregrine怪波的分裂变得不再规则，且分裂后脉冲中心位置发生偏移；拉曼增益效应的增加会导致啁啾Peregrine怪波分裂后一侧子脉冲的峰值功率增加明显。
啁啾 怪波 非线性薛定谔方程 chirped rogue wave nonlinear Schrdinger equation
山西大学物理电子工程学院,山西 太原 030006
基于自聚焦的非线性薛定谔方程,研究了自陡峭效应和自频移效应对Peregrine怪波(PS)、Akhmediev呼吸子(AB)和Kuznetsov-Ma孤子(KMS)传输特性的影响。数值模拟结果表明:这两种效应使三种有限背景解分裂加快,相邻最大压缩脉冲间的距离减小,脉冲中心发生偏移,且参数越大,分裂得越早,脉冲中心偏移量越大。
怪波 自陡峭效应 自频移效应 Peregrine rogue wave AB Akhmediev breather KMS Kuznetsov-Ma soliton Self-Steepening Self-frequency effect
