在非线性自散焦LiNbO3∶Fe晶体中, 实验观察了用激光作光源和用白光作光源两种情况下所产生的调制不稳定性, 并从三个方面对这两种情况进行了比较。实验结果表明: 在两种情况下, 达到稳定状态前, MI现象都会随辐照时间的增加而变得越来越清晰, 并且MI图样都会随着入射光束形状的变化而变化。不同的是, 用白光作光源时, 灯丝长度方向与晶体c轴方向的夹角大于等于45°时出现MI, 而用激光作光源时, 入射光束方向与c轴方向的夹角不大于45°才出现MI。

在LiNbO3∶Fe晶体中实验观察了由内在噪音引起的调制不稳定性和加入振幅掩模后产生的调制不稳定性,并对二者进行了比较。在使用振幅掩模时,根据晶体c轴方向与振幅掩模所带周期格子暗斑主轴方向的关系,分两种配置进行了观察比较,第一种配置是二者平行,第二种配置是二者成45°夹角。实验结果表明,掩模的加入加快了调制不稳定性的出现,但在第二种配置下产生的调制不稳定性对晶体内已形成的光子晶格的影响较小,并且这些周期性的光子晶格反过来对调制不稳定性的进一步发展有很好地抑制作用。由于光孤子有很高的应用价值,而调制不稳定性被看作是光孤子形成的预兆,所以研究它具有广泛的应用前景。

关于自散焦介质光束的诱导聚焦问题，二维理论模型与三维体材料中的实验结果只能定性而不能定量地吻合。只有三维理论模型才能定量地描述体材料中的 实验现象，但这样的结果至今没有报道。讨论了三维空间中具有一定夹角的双光束传输问题，严格推导出这种情形下的光束耦合传输方程，并且证明了 对小夹角双光束传输过程的描述，可以通过具有对横向空间坐标线性“啁啾”相位的初始条件和平行双光束非线性薛定谔耦合方程构成的Cauchy(初值)问题 来实现。三维理论模型的数值模拟结果和Stentz的实验结果定量地吻合。

A spatial optical switch phenomenon caused by the induced focusing of a weak probe beam occurring in self-defocusing nonlinear media is discussed theoretically. A weak beam is induced to focus when it copropagates with an intense pump beam under the conditions that the probe and pump beams peak at different positions and propagate in different directions. Due to the effect of cross-phase modulation, the weak beam can not only be focused but also be deflected. The phenomenon is discussed by numerically solving the coupled amplitude equations.

自散焦介质中的光束聚焦是通过交叉相位调制效应，强抽运光束诱导弱光束聚焦。自Agrawal发现这一现象以来，许多学者做了广泛的研究。通过推导1+1维自散焦介质中斜入射光束的传输方程，并应用数值计算斜入射角度对弱光束聚焦的影响，得到了入射角度的最佳值(σ=0时，光束最大压缩2．23倍；σ=4．07光束最大压缩2．62倍)。此结果是对自散焦介质中的光束聚焦理论的补充，对利用此现象进行光束压缩实验的实验设计有一定的参考价值。

为了获得一种对称压缩圆光束的方法,系统研究了三维自散焦介质中亮暗光束对的共同传输。数值结果表明：当两光束中心重合时,若抽运光(暗光束)初始振幅远大于信号光(亮光束)初始振幅,抽运光将通过交叉相位调制(XPM)诱导信号光聚焦,使得信号光的圆形光斑被对称压缩。讨论了光束参量对信号光聚焦效果的影响,发现抽运光初始振幅越大,信号光聚焦越强。当抽运光初始振幅一定时,暗光束的初始束宽存在最佳值使得信号光压缩最强。当抽运光与信号光的波长比取值为0.5～1.5时,信号光聚焦程度随着波长比的增大而有所降低。还设计了验证理论结果的实验方案。

研究了在自散焦介质中诱导光束聚焦过程中椭圆高斯光束对光束聚焦的影响。通过数值计算讨论了在不同初始抽运光束振幅、初始光束间距和波长比情况下椭圆高斯光束对信号光束聚焦的影响。影响光束聚焦过程的方程参量和初始条件共有6个,即两光束波长比(方程参量)、抽运光束和信号光束的初始振幅、两光束初始中心间距和两光束X、Y初始束宽比。采用此理论模型验证了Hickmann在1992年得出的实验结果,数值计算结果表明理论结果能够和实验结果定量地吻合。

对三维自散焦介质中由交叉相位调制效应诱导的光束聚焦过程进行了系统研究，讨论了抽运光振幅、抽运光信号光初始偏移和抽运光信号光波长比三个参量对信号光聚焦过程的影响。根据自散焦介质中强抽运光诱导弱信号光聚焦满足抽运光与探测光模型，对传输方程进行了优化，大大减少了数值模拟运算时间。数值方法采用分布傅里叶方法。数值模拟结果表明：抽运光越强、抽运光信号光波长比越大，信号光聚焦程度越大；抽运光信号光初始偏移存在一个最佳值，使得光束聚焦达到最佳效果。通过参量最佳值的选择，可提高光束聚焦的效率。

影响自散焦介质中诱导光束聚焦过程的方程参量和初始条件共有5个,即两光束波长比(方程参量)、抽运光和信号光的初始振幅、两光束初始束宽比和两光束中心初始间距。通过数值计算讨论了初始束宽比在不同初始光束间距和波长比情况下对信号光聚焦过程的影响,得到了信号光聚焦效果的最佳初始参量条件。从而实现了对影响自散焦介质中诱导光束聚焦过程5个参量的完整详细研究。

初步研究了三维自散焦介质中由交叉相位调制效应引发的光束聚焦，详细分析了信号光在不同抽运光输入振幅时的演化过程。分析结果表明，当抽运光输入振幅超过临界抽运光输入振幅时，信号光出现聚焦且信号光束面在演化过程中由圆形逐渐演化为弯月形。