研究了非相干耦合光束在损耗介质中的传输特性。采用变分法导出了介质损耗条件下非相干耦合光束的振幅、间距、相位、传播速度等参数演化方程组, 在此基础上经变换得到了两空间光孤子的相互作用势能和相互作用力表达式, 并结合画图分析了介质损耗对孤子的传输及相互作用的影响。研究表明介质损耗减慢了孤子相位的变化速度; 介质损耗还使孤子相互作用随传输距离呈现指数型衰减, 长距离传输可能会导致孤子对的变形崩溃; 孤子间的相互作用存在最大值, 当孤子间距大于某一定值时, 两孤子会互不干扰地独立传输。
非线性光学 空间光孤子 变分法 非相干耦合 损耗 nonlinear optics spatial optical soliton variational principle incoherently coupled loss
山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
本文基于变系数相干耦合非线性薛定谔方程组的复合波解,研究了均匀和非均匀相干耦合光纤系统中平面波背景上的孤子与Akhmediev呼吸子和Kuznetsov-Ma呼吸子间的相互作用。研究发现,孤子与Akhmediev呼吸子间存在弹性碰撞、准弹性碰撞和非弹性碰撞三种形式,而孤子与Kuznetsov-Ma呼吸子间呈现弹性碰撞或平行传输。进一步,通过研究一种周期扰动的非均匀相干耦合光纤系统,发现色散和非线性的周期扰动不会影响孤子与呼吸子相互作用的本质,但均会引起复合波振幅的波动;另外,仅色散扰动会导致孤子的轨迹产生波动,而非线性的扰动不会影响孤子的轨迹。
相干耦合系统 复合波 呼吸子 孤子 相互作用 Coherently coupled system Composite wave Breathers Soliton Interaction
1 郑州航空工业管理学院 理学院, 郑州 450046
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
通过建立数值模型, 分析了垂直腔面发射激光器相干耦合阵列单元数量、单元间距、单元间相位差对光束质量及偏转角度的影响.仿真结果表明, 单元数量越多, 发散角越小; 单元间距越小, 旁瓣强度越小; 单元间相位差越大, 偏转角度越大.因此, 设计相干阵列时, 需要尽量减小单元间距, 增大阵列规模, 实现单元间大相位差的控制.实验制备了3单元相干耦合阵列, 通过分离电极实现了单元注入电流的独立控制以及单元间相位差的控制, 最终实现二维方向上的光束操控.
半导体光电器件 垂直腔面发射激光器 相干耦合阵列 光束偏转 质子注入 Semiconductor optoelectronic devices Vertical cavity surface emitting laser Coherently coupled array Beam steering Proton implantation
运城学院 物理与电子工程系, 山西 运城 044000
基于加偏压的单光子光折变晶体, 理论推导了线性和二次电光效应共同主导下的亮孤子族和暗孤子族的解, 数值研究了亮孤子族和暗孤子族的强度包络和稳定特性, 讨论了线性和二次电光效应在孤子族形成中的不同作用.结果表明: 线性和二次电光效应的相互作用能够增强亮孤子族的光折变非线性, 而减弱暗孤子族的光折变非线性.此外, 在传输过程中, 亮孤子族的各个分量能够稳定传输; 暗孤子族各个分量在较长传输距离时表现出不稳定性.
非线性光学 光折变效应 电光效应 非相干耦合 孤子族 Nonlinear optics Photorefractive effect Electro-optic effect Incoherently coupled Soliton family
1 东北石油大学 物理系, 黑龙江 大庆 163318
2 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
研究了线性和二次电光效应共存的双光子光折变介质中沿同一直线传播的两空间光孤子间的相干耦合现象, 从理论上证实了在适当的条件下相干耦合的亮-亮和暗-暗孤子对的存在。结果表明, 这些相干耦合孤子对的形成、性质和传输规律依赖于介质内线性和二次电光效应间的相互作用(即相互增强、减弱甚至抵消)。详细分析了两相干入射光的初始相位差、强度比和外加电场等三个方面对相干耦合孤子对宽度及亮-亮孤子对的自转向过程的影响, 为相干耦合孤子对在实际中的应用奠定理论基础。
非线性光学 光折变效应 电光效应 空间光孤子 相干耦合 nonlinear optics photorefractive effect electro-optic effect spatial soliton 红外与激光工程
2016, 45(s1): S108001
中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
对光克尔脉冲净化器中，不同双折射度光纤中相干耦合效应对光克尔脉冲净化器透射率以及输出脉冲的时间波形、光谱以及脉冲自身透射率等特性进行了模拟分析。结果表明：高双折射光纤中，两偏振光的相干耦合效应影响可以忽略；普通单模光纤中两偏振光的相干耦合导致透射率幅值变化在±1%左右；低双折射光纤中相干耦合效应影响较大，且相干耦合效应对输出脉冲时间波形与光谱以及脉冲自身透射率曲线都有一定影响。
光纤光学 脉冲净化 光克尔效应 相干耦合 模式双折射 光学学报
2011, 31(s1): s100310
1 东莞理工学院电子工程学院, 广东 东莞 523808
2 东莞理工学院化学与环境工程学院, 广东 东莞 523808
理论研究了均匀照明的无偏压光伏晶体中非相干耦合亮暗光伏孤子对的存在性。发现在共同的光伏光折变效应作用下，具有相同偏振和波长但彼此互不相干的两光束可以形成非相干耦合亮暗光伏孤子对。推导了亮、暗光场分量及其半峰全宽(FWHM)的表达式，并以CuKNSBN为例讨论了光强分布特性及半峰全宽与孤子光强的变化关系。结果表明，在形成非相干耦合亮暗孤子对时，暗孤子FWHM要比亮孤子FWHM小得多，从而对折射率改变的贡献较小。并用数值模拟的方法研究了其传播特性，发现非相干耦合亮暗孤子对可以在光伏晶体中稳定传播。当暗孤子光束不存在时，亮孤子光束仍能在晶体中呈呼吸状传播；然而，当亮孤子光束不存在时，暗孤子光束迅速塌陷。
非线性光学 光学孤子 非相干耦合孤子对 光伏孤子
1 山西运城学院 物理与电子工程系,山西 运城 044000
2 华中科技大学光电子科学与工程学院,湖北武汉430074
为了得到中心对称光折变晶体中存在非相干耦合空间孤子族的结果，基于中心对称光折变晶体空间孤子的基本理论，推导出了中心对称光折变晶体中非相干耦合亮、暗和亮-暗混合空间孤子族空间归一化包络解的积分形式，并对其特性进行了数值模拟。结果表明：这种孤子族是由多束偏振方向和波长都相同的互不相干的光束耦合形成的，非相干耦合孤子族在中心对称光折变晶体中传播时，各分量成分光束都能稳定传播，当入射光束中只含有两分量时，空间孤子族退化为暗-暗、亮-亮和亮-暗空间孤子对。
非线性光学 光折变效应 中心对称光折变介质 非相干耦合 空间孤子族 nonlinear optics photorefractive effect centrosymmetric photorefractive material incoherently coupled spatial solitons families
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033；中国科学院 研究生院,北京 100039
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
为提高半导体激光器输出光功率,可将多个半导体激光器输出光束耦合成一束激光直接输出或者由光纤耦合输出,以提高半导体激光源的亮度及光束质量。本文采用波长耦合技术进行激光合束,将两种不同波长的半导体激光束通过非相干技术经波长耦合器件耦合输出以实现大功率高效率输出。介绍了非相干耦合技术中波长耦合原理及关键技术,根据波长需要设计了耦合器件,并自行设计光学系统对光束进行扩束聚焦。实验将808 nm和980 nm两半导体激光迭阵光束通过上述技术进行合束, 最终实现了更高功率输出,耦合效率达70%,光斑大小为3 mm×3 mm,可满足将半导体激光器直接应用于熔覆、焊接等场合的要求。
激光技术 半导体激光器 非相干耦合 波长耦合 laser technique laser diode incoherent beam coupling wavelength coupling
1 西安电子科技大学技术物理学院，陕西 西安 710071
2 渭南师范学院物理系量子光学与光子学研究所，陕西 渭南 714000
提出了由相干耦合原子与单模相干腔场相互作用的物理模型。利用全量子理论，研究了该系统的演化过程，结果表明：在一定时间条件下量子原子纠缠态与光场纠缠态可以相互转换；还发现，适当控制原子与腔场相互作用的时间，原子纠缠态或光场纠缠态可以保持初态不变。
量子光学 纠缠转移 相干耦合原子 相干腔场 quantum optics entanglement transfer coherent coupled-atom coherent cavity-field
