1 太原师范学院物理系 山西 晋中 030619
2 太原师范学院计算机系 山西 晋中 030619
3 山西大学理论物理研究所 山西 太原 030006
基于变系数的分数阶导数薛定谔方程, 采用分步傅里叶算法研究了余弦高斯光束的传输和相互作用。在线性情况下, 单束无啁啾余弦高斯光束在传输过程中分成两束相同的高斯光束并形成Y形光束结构, 而啁啾余弦高斯光束在传输过程中产生两束不对称的光束。当莱维指数为1时, 两束啁啾余弦高斯光束相互作用之后形状保持不变。此外, 余弦高斯光束在周期函数、线性函数和幂函数形式调制的分数衍射作用下, 其传输结果分别展现出周期性的结构、抛物轨迹传输以及形状不变的传输。在非线性情况下, 饱和非线性效应破坏余弦高斯光束的周期性结构, 同时抑制余弦高斯光束的传输展宽。
分数衍射效应 余弦高斯光束 光束传输 相互作用 饱和非线性效应 fractional diffraction effect cosine-Gaussian beam beam propagation interaction saturation nonlinear effect
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
采用分步傅里叶法,通过数值模拟研究了饱和非线性介质中艾里孤子的产生与传输调控。单艾里光束入射时,在一定的初始振幅范围内可以产生稳定传输的呼吸式孤子。初始振幅增加时,孤子的强度增加,呼吸周期变短,但宽度基本保持不变。衰减系数增加时,孤子的平均峰值强度先增大后减小之后再增大,存在两个极值点。光束入射角度为负值时,形成左倾艾里孤子;光束入射角度为正值时,形成右倾艾里孤子。双艾里光束入射时,入射角同为负值可以减弱光束间的相互作用,入射角同为正值可以增强光束间的相互作用。此外,不同的入射角可以控制孤子或孤子对的传输方向。
非线性光学 饱和非线性 分步傅里叶法 艾里光束 孤子 产生 传输调控
山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
以描述负折射材料中包含拉曼效应的高阶非线性薛定谔方程为模型, 采用分步傅里叶算法数值分析了高阶效应, 尤其是饱和非线性效应对自聚焦负折射率材料中的孤子拉曼自频移的影响。结果表明, 在自聚焦负折射率材料中饱和非线性效应使孤子拉曼自频移速度加快；饱和非线性效应与负的自陡效应共同作用进一步加快孤子自频移的速度；饱和非线性效应同正的自陡效应、三阶色散效应共同作用时孤子拉曼自频移在整体上受到抑制。
负折射材料 孤子拉曼自频移 饱和非线性效应 negative refraction materials Raman soliton self-frequency shift saturable nonlinearity
成都信息工程学院光电技术学院， 四川 成都 610225
直接从负折射介质中包含高阶色散及饱和非线性效应的扩展非线性传输方程出发，采用线性稳定性分析法和德鲁德电磁模式，导出了调制不稳定性的色散关系和增益谱公式。考虑到今后的实验验证，以实际单位的形式计算了方程系数随归一化角频率的变化规律。再以实际单位的形式计算并讨论了增益谱随归一化角频率和归一化入射光强的变化关系。结果表明，当归一化角频率固定时，截止频率及峰值增益都随归一化入射光强的增加先增加后减少，归一化角频率不同，截止频率及峰值增益也不同，在靠近禁带处，增益谱远离零点。当归一化入射光强固定时，截止频率及峰值增益随归一化角频率的增加而增加，当归一化角频率增大到靠近禁带时，增益谱由紧挨零点变成远离零点。
非线性光学 调制不稳定性 负折射介质 饱和非线性 高阶色散 中国激光
2012, 39(s1): s106004
成都信息工程学院 光电技术学院, 成都 610225
直接从异向介质中包含饱和非线性、自陡峭和二阶非线性色散效应的非线性扩展传输方程出发，采用线性稳定性分析法，导出了调制不稳定性的色散关系、不稳定条件、无量纲的临界扰动频率和增益谱。计算和讨论了异向介质正折射区无量纲的增益谱随归一化角频率和入射功率密度的变化关系。结果表明，在异向介质正折射区，随归一化角频率和入射功率密度的不同，增益谱将会出现扰动频率大于零、扰动频率大于某个非零临界值、扰动频率大于零而小于某个非零临界值3种形式。在归一化角频率较小时，调制不稳定性可能出现阈值入射功率密度；且在较小的入射功率密度时，调制不稳定性只能出现在大于某个临界频率时。
调制不稳定性 饱和非线性 正折射异向介质 自陡峭效应 二阶非线性色散效应 modulation instability saturable nonlinearity positive refractive-index metamaterials self-steepening effects second-order nonlinear effects 强激光与粒子束
2011, 23(12): 3167
成都信息工程学院 光电技术学院, 四川 成都 610225
采用线性稳定性分析法, 解析和计算了指数饱和非线性和高阶色散光纤中的调制不稳定条件和增益谱。结果表明: 当二阶和四阶色散同为负时,随着参数的不同, 增益谱可能只有一个谱区, 也可能出现两个分离的谱区；当二阶和四阶色散分别为正和负时, 无调制不稳定性；在其它色散区, 则只有一个谱区。指数饱和非线性可能使各谱区的谱宽、峰值增益随入纤功率的增大呈现出先增大后减小的特点, 即出现两个不同的输入功率对应同一个不稳定增益峰值和谱宽的情形。在其它参数相同时, 指数饱和非线性下增益谱的谱宽和峰值增益随入纤功率的变化速度将比传统饱和非线性更快。
非线性光学 调制不稳定性 指数饱和非线性 高阶色散 nonlinear optics modulation instability exponential saturable nonlinearity high-order dispersion
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033
结合捷联惯性导航技术，系统研究了舵机技术指标对滚转自动驾驶仪性能的影响。根据滚转回路特性，分析了滚转回路截止频率与舵机带宽的基本关系。应用频域分析，在低阶简化模型和高阶模型性能比较的基础上，研究了舵机带宽和相角对滚转回路性能的影响。以二阶系统阶跃响应形式，联系飞行操纵产生的下洗流干扰力矩与滚转稳态指令，确定了舵的最大偏转角速度，保证滚转自动驾驶仪在机动飞行时工作在线性区。另外，综合考虑有转速和角度限制的二阶系统舵机模型及不同总攻角下的最大干扰力矩，考查了饱和非线性区中滚转回路指令和滚转角的响应状态，论证了滚转回路的稳定性。结果表明，对于弹体滚转时间常数为0.3 s，舵效率力矩为42 N·m/rad，带宽要求＞50 rad/s的滚转自动驾驶仪，舵机带宽应不小于20 Hz，阻尼比应在0.6以上。
轴对称飞行器 滚转自动驾驶仪 舵机 稳定性 饱和非线性 axisymmetric aircraft roll autopilot rudder stability saturated nonlinearity
成都信息工程学院 光电技术学院， 成都 610225
从光纤中扩展的耦合非线性薛定谔方程组出发，在饱和非线性光纤零色散附近，研究了不同二、四阶色散参量下交叉相位调制不稳定性增益谱及其临界扰动频率、谱宽和谱峰随两光波入射功率的演化特点.研究表明，随色散参量不同，增益谱随两光波入射功率的增大可能出现三种演化形式：一是始终是两个分离的谱区；二是由开始时的两个合成一个，最后再分离成两个；三是始终是一个谱区.饱和非线性的存在则使每个谱区的谱宽、谱峰及远离零点的临界扰动频率,随两光波入射功率的增大可能呈现出先增大后减小的特点，使第二谱区靠近零点的临界扰动频率呈现先减小后增大的特点，从而可能出现两个不同的输入功率对应同一个增益峰值和谱宽的情形.色散参量对增益谱的谱峰影响小，对谱宽影响大.越靠近零色散区，每个谱区谱宽越大，越易连成一个谱区.
非线性光学 交叉相位调制不稳定性 饱和非线性 零色散区 Nonlinear optics Cross-phase modulation instability Saturable nonlinearity Zero dispersion region
