湖南城市学院信息与电子工程学院，湖南 益阳 413000
以非线性薛定谔方程为理论模型，研究了艾里-高斯光束在高斯型PT（Parity-time）对称介质中的传输与控制。详细分析了高斯型PT对称介质的特征参数（调制深度 P、调制因子、增益/损耗系数W0）和艾里-高斯光束的特征参数（截断系数a、分布因子）对艾里-高斯光束的传输特性的影响。结果表明：在高斯型PT对称介质中，艾里-高斯光束可以形成振荡孤子，且可稳定传输。孤子的峰值强度随P、W0、a的增大而增大，随的增大而减小；振荡周期随P和的增大而减小，随W0的增大而增大。当增大时，在0<<0.55范围内，孤子的峰值强度变化不明显；当>0.55时，孤子的峰值强度迅速减小。该研究结果可为孤子在复杂非均匀介质中的传输及全光控制方面的应用提供理论基础。
非线性光学 艾里-高斯光束 宇称时间对称介质 复折射率 孤子传输 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1519001
1 湖南城市学院 信息与电子工程学院 全固态储能材料与器件湖南省重点实验室，湖南 益阳 413000
2 湖南大学 物理与微电子科学学院 微纳光电器件教育部重点实验室，湖南 长沙 410082
结合分步傅里叶方法和四阶Runge-Kutta积分法，研究了有限能量cosh-Airy脉冲在双零色散介质中的超连续谱产生与操控。首先，详细讨论了特征参数截断系数a、初始啁啾C和分布因子χ0对cosh-Airy脉冲在双零色散介质中的演化影响，并统计了a、C和χ0对超连续谱宽度的影响。然后，进一步研究了高阶非线性效应对cosh-Airy脉冲产生超连续谱的影响。结果表明：通过操控cosh-Airy脉冲的特征参数可以控制超连续谱的宽度；当存在高阶非线性效应时，超连续谱的平坦性会受到影响。研究结果为超连续谱的产生和操控以及宽带激光光源提供一些理论基础。
cosh-Airy脉冲 双零色散介质 超连续谱 操控 cosh-Airy pulse double-zero dispersion medium supercontinuum manipulation 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210618
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210484
1 湖南城市学院 信息与电子工程学院 全固态储能材料与器件湖南省重点实验室，湖南 益阳413002
2 湖南大学 物理与微电子科学学院 微纳光电器件教育部重点实验室，湖南 长沙 410082
利用分步傅里叶方法，研究了PT对称介质中Airy光束的演化特性，并从截断系数、调制深度、调制宽度三个参数，研究了其对Airy光束所脱落出的孤子的传输特性的影响。研究结果发现：Airy光束在PT对称介质中传输时，在主峰位置处脱落出一个周期性变化的孤子并且孤子波形会产生一个横向位置的偏移；另外发现，截断系数a越小、调制深度P和调制因子w越大，Airy光束脱落出的孤子的峰均比越大，产生的光束干扰和光束畸变越大，阻碍光纤通信；调制深度P越小、调制因子w越大，Airy光束脱落出的孤子的峰值和峰均比出现了明显的跳跃，传输的稳定性减小，但是脱落出的孤子依然能够稳定地长距离传输。
Airy光束 PT对称 脱落孤子 演化 Airy beam PT symmetric shedding soliton evolution 红外与激光工程
2020, 49(S1): 20200165
1 湖南城市学院 信息与电子工程学院 全固态储能材料与器件湖南省重点实验室, 湖南 益阳413000
2 湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082)
3 湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
利用分步傅里叶方法数值模拟研究了相同振幅的平行输入正反Airy光束在Kerr介质中脱落孤子的演化, 并进一步研究了高阶效应对脱落孤子的影响。研究结果发现: Kerr介质中正反Airy光束由于相互作用, 将产生类似于DNA结构的缠绕孤子, 通过调整初始输入的振幅和间距, 可以影响缠绕孤子的特性。另外发现: 当存在单个高阶效应(三阶色散, 拉曼, 自陡)或者同时存在多个高阶效应时, 缠绕孤子在时域和频域的演化会发生很大影响。研究结果可以为调控Airy光束产生的脱落孤子提供一些理论基础, 也可以为Airy光束在超连续谱产生和宽带光源方面提供潜在的应用前景。
Airy光束 高阶效应 脱落孤子 演化 Airy beam high-order effects shedding soliton evolution 红外与激光工程
2019, 48(4): 0406009
2湖南城市学院信息与电子工程学院, 湖南 益阳 413002
利用分步傅里叶方法,数值模拟了强非局域非线性介质中两种空间位置相反的Airy光束在不同振幅、截断系数和非局域程度条件下产生的脱落孤子演化。研究结果发现:当光束的振幅增大、截断系数减小和介质的非局域系数减小时,正Airy光束不但主峰能够产生脱落孤子,其旁瓣也能产生脱落孤子,从而导致孤子数目进一步增加。无论振幅、截断系数和非局域系数如何变化,反Airy光束只能在主峰处产生一个脱落孤子,其旁瓣都不能产生脱落孤子。通过调控Airy光束的振幅、截断系数和介质的非局域系数可控制脱落孤子的产生和数目。
非线性光学 Airy光束 强非局域 高非线性 演化 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041902
湖南城市学院通信与电子工程学院, 湖南 益阳 413000
为实现多通道光滤波功能，设计对称嵌套式一维光子晶体量子阱(BAB)k (AB)m (BAB)n (BA)m (BAB)k ，采用传输矩阵法计算透射谱，分析了阱的周期数及折射率对透射峰的影响。结果表明，量子阱主禁带内出现三组透射峰，由于外阱(AB)m 和(BA)m 之间的相互耦合，使第2 组和第3 组透射峰具有双线结构，透射峰的数目、位置及双线之间的间隔受阱的周期数和折射率调控。禁带内总计有2m+n+3(m 取奇数)或2m+n+1(m 取偶数)条窄透射峰。无论是内阱还是外阱的周期数增大，双线间距都会减小，且透射峰都向中心频率靠近。随着高折射率介质的折射率增大，双线间距减小，透射峰远离中心频率；随着低折射率介质的折射率增大，双线间距增大，双线透射峰向中心频率靠近。这些特性对多通道光滤波器的设计具有一定的指导意义。
材料 对称嵌套式光子晶体量子阱 传输矩阵法 多通道滤波器 透射谱 激光与光电子学进展
2016, 53(4): 041601
1 湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
2 湖南科技大学 信息与电气工程学院, 湖南 湘潭 411201
3 湖南城市学院 通信与电子工程学院, 湖南 益阳 413099
利用飞秒脉冲诱导生成的具有渐变折射率分布的等离子体通道产生空心光束.当飞秒脉冲在非线性介质中传输时将电离产生等离子体通道, 该等离子体通道具有渐变的折射率分布, 等离子体通道中激光束只能在电子密度低于临界等离子体密度的区域传播, 故当探测光束在等离子体通道边缘传输时将偏转形成空心光束.当泵浦光束功率为8 mW时, 探测光束转变为典型的空心光束结构；当泵浦光束的入射功率、重复率或等离子体通道中轴向电子密度改变时, 等离子体通道中可供探测光束通过的区域将随之发生改变, 这将导致空心光束中黑斑的面积发生变化.因此通过调节泵浦光束的入射功率和重复率可以控制产生空心光束的黑斑大小.
飞秒脉冲 空心光束 渐变折射率 等离子体通道 重复率 Femtosecond pulses Hollow beam Graded-index Plasma channel Repetition rate
1 湖南城市学院 通信与电子工程学院, 益阳 413000
2 保山学院 数学学院, 保山 678000
为了分析峰值折射率对1维正弦型函数光子晶体缺陷模的影响, 首先对折射率按正弦规律变化的介质进行离散化, 然后应用传输矩阵法计算了1维光子晶体(AB)mC(BA)m的透射谱, 分析了各介质层的折射率峰值对该结构1维正弦型函数光子晶体缺陷模的影响。结果表明, 随着峰值折射率的增大, 缺陷模红移, 且频率越高缺陷模红移现象越明显;低折射率介质的峰值折射率对缺陷模频移的影响比较显著。这一结果对光子晶体的设计有一定的参考价值。
光电子学 缺陷模红移 介质离散化 传输矩阵法 optoelectronics defect mode red-shift discretization of medium transfer matrix method
