1 成都信息工程大学 光电工程学院, 四川 成都 610225
2 电子科技大学 航空航天学院, 四川 成都 610054
在光场中引入一维燕尾突变函数,利用分步傅立叶方法研究了燕尾高斯(SG)光束在分数薛定谔方程(FSE)中的演化动力学,详细讨论了线性势、抛物线势、高斯势及无势的情况。在无势情况下,SG光束会因群延迟的变化而分裂成两个子光束,并且分裂轨迹会随着Lévy指数的增大出现弯曲。在线性势下,SG光束出现了周期性反转和聚焦行为,Lévy指数和线性势系数分别影响聚焦点峰值强度和反转及聚焦的演化周期,其反转和聚焦周期距离只受线性势影响而与Lévy指数无关。在抛物线势情况下,具有较大Lévy指数的SG光束的主瓣和旁瓣反转和聚焦从杂乱转变为周期性演化,其反转聚焦位置由抛物线势系数和Lévy指数共同决定。在高斯势中,光束的演化在势垒的约束下由于反射主瓣和旁瓣的干扰,窄势垒的周期性反转和聚焦出现杂乱混沌现象,而对于宽势垒,由于旁瓣减弱,周期性演化变得清晰。本文研究结果为利用高阶燕尾光波场实现光调制器和光开关提供了可能。
燕尾高斯光束 分数薛定谔方程 Lévy指数 Swallowtail-Gaussian beam Fractional Schrödinger equation Lévy index
山西大学物理电子工程学院,山西 太原 030006
基于包含势垒的变系数分数薛定谔方程,采用数值模拟和解析相结合的方法研究了啁啾参量和势垒函数对高斯光束传输动力学的影响。结果表明:线性啁啾会削弱分裂后其中一束子光束的强度,而二次啁啾会改变光束的呼吸幅度和宽度,使得光束不再严格按照正弦规律振荡,最终形成了一大一小的呼吸轨迹;引入势垒作用后,势垒位置处的光束由于反射与透射现象而发生变形;反射与透射的光束仍然会受到变系数的调制,并在势垒位置处叠加后再次传输。在势垒深度合适的情况下,光束遇到势垒后会被全部反射,光束的全部能量被束缚在两势垒之间,从而可在分数系统中通过势垒和啁啾参数实现对光束传输的调控与管理。
非线性光学 分数薛定谔方程 啁啾 势垒 高斯光束 光学学报
2022, 42(13): 1319001
山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
以分数薛定谔方程为理论模型,采用分步傅里叶法研究了双艾里-高斯光束在高斯势垒中的相互作用。结果表明,艾里-高斯光束在入射后产生分裂,随着莱维指数的增大,分裂现象会逐渐消失。同时,改变莱维指数可以调节光束的衍射效应和两光束之间的夹角。在自加速、分数衍射效应和势垒壁反射的共同作用下,传输呈现周期性演化。通过改变势垒参数可以控制传输周期以及光束的透射和反射比。在分布因子较小时,间隔参量会影响光束的演化周期,其符号决定了在两光束间是主瓣还是旁瓣进行主要作用。此外,在一定的相对相位条件下,两束艾里-高斯光束相互作用会发生能量转移,且随着间隔参量的变化,能量转移过程也会发生相应的改变。利用这些特性可以控制光束的传播方向和产生的光束数量,在光开关、分路器等领域有潜在的应用价值。
衍射 艾里-高斯光束 分数薛定谔方程 高斯势垒 中国激光
2021, 48(20): 2005002