1 闽南理工学院土木工程学院,福建 泉州 362799
2 九江学院理学院,江西 九江 332005
3 石狮鹏山工贸学校汽车维修系,福建 泉州 362799
不同涡旋个数和拓扑荷的多涡旋-高斯光束具有不同光强和相位分布。当涡旋个数增大时, 涡旋奇点个数增加, 统计束宽也增大。利用分步傅里叶法数值模拟了多涡旋-高斯光束在负折射率非局域介质中的传输, 发现涡旋点关于原点不对称或各涡旋点的拓扑荷不相等都可以改变孤子的传输方向, 因此通过改变涡旋点位置和拓扑荷数可以实现光束传输方向的控制。若涡旋点虚部的符号发生改变, 孤子的旋转方向也发生改变。此外, 孤子的临界功率和轨道角动量都会随着拓扑荷的增加而增大。因此, 可以通过涡旋点位置﹑涡旋点个数和拓扑荷的方式对光束信息进行编码, 使光束在介质中传输时携带更多容量的信息。
非线性光学 分步傅里叶法 强非局域介质 多涡旋-高斯光束 轨道角动量 nonlinear optics split-step Fourier method strong nonlocal media multi-vortex-Gaussian beam orbital angular momentum
1 赣南师范大学物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
2 闽南理工学院土木工程学院, 福建 泉州 362799
3 九江学院理学院, 江西 九江 332005
不同阶数复宗量厄米-高斯光束具有不同的光强和相位分布, 当阶数增大时, 涡旋奇点个数增加, 其个数与阶数相等, 同时光束束宽和椭圆率也随之增大。利用分步傅里叶法数值模拟了复宗量厄米-高斯光束在强非局域介质中的传输, 发现初始功率不等于临界功率时, 可得到振荡传输的呼吸子; 若光束的初始功率等于临界功率, 可得到稳定的孤子。进一步研究表明, 孤子光强的旋转方向取决于参量 ξ 中虚部前面的符号; 不同阶数孤子的临界功率相同, 轨道角动量却随着阶数的增加而增大; 在添加噪声后, 复宗量厄米-高斯型孤子依然能稳定传输。
非线性光学 强非局域介质 分步傅里叶法 复宗量厄米-高斯光束 轨道角动量 nonlinear optics strong nonlocal media split-step Fourier method complex variable Hermite-Gaussian beam orbital angular momentum
采用分步傅里叶法,数值模拟研究了有偏压光伏光折变晶体中艾里高斯光束的传输特性.结果表明,当艾里高斯光束初始振幅和晶体的外加电场在一定范围内时,可以形成沿直线稳定传输的呼吸式孤子.调节初始振幅或外加电场可以控制孤子的峰值强度和呼吸周期.随着入射光场分布因子的变大,孤子的平均峰值强度先增大后减小,孤子的呼吸周期先变小后变大.随着光束衰减因子的增加,孤子的平均峰值强度先增大后减小,然后再增大.此外,光束入射角为负值时,孤子向左偏移,光束入射角为正值时,孤子向右偏移.入射角只改变孤子的输出位置,不影响孤子的强度、宽度和呼吸周期.
非线性光学 孤子 分步傅里叶法 光折变晶体 艾里高斯光束 Nonlinear optics Soliton Split-step Fourier method Photorefractive crystal Airy-Gaussian beams 光子学报
2019, 48(10): 1048004
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
运用分步傅里叶法对艾里脉冲的色散效应进行了数值模拟及分析。重点分析了二阶、三阶色散效应同时作用下，艾里脉冲的时域波形传输特性，并讨论了在存在初始啁啾以及弱非线性效应作用的情况下脉冲时域波形变化。结果表明正三阶色散效应将引起脉冲压缩，光强增大；负三阶色散作用将导致脉冲展宽，光强下降。在考虑初始啁啾和非线性效应与色散的共同作用时，发现随着三阶色散作用的增大，脉冲的传输质量下降，也说明了三阶色散的重要性。
超快光学 超短艾里脉冲 色散 分步傅里叶法 啁啾 弱非线性效应 光学学报
2015, 35(s1): s132001
针对孤子串在传输过程中发生周期性碰撞, 导致信息串扰的问题, 提出采用准确度较高的辛普森公式近似地改进对称分步傅里叶变换, 对孤子串的传输特性及传输过程进行数值模拟.实验结果表明, 当初始半间距为2.5时, 对于孤子对、三孤子、四孤子、五孤子和六孤子而言, 只考虑自陡峭效应且自陡峭系数都为0.02时, 或者只考虑自频移效应且自频移系数分别为1、1、3、2、1.5时, 都能有效地减少孤子间的碰撞, 增加孤子碰撞前的独立传输距离, 当同时考虑自陡峭效应和自频移效应时, 自频移效应占主导作用.
非线性光学 孤子传输 对称分步傅里叶法 自陡峭 自频移 Nonlinear optics Soliton transmition Symmetric split-step Fourier method Self-steepenting Self-frequency shift
中国人民解放军61936 部队,海口 571100
本文仿真研究了亚纳秒脉冲泵浦机制超短脉冲的产生和超连续谱的形成。首先,简要介绍了激光在非线性介质传输所满足的广义非线性薛定谔方程;然后,研究了分步傅里叶法时域步长的选取和空间步长高精度自适应变化的实现;最后,逐渐增加入射脉冲的峰值功率,仿真了超连续谱的形成。结果表明:亚皮秒量级的超短脉冲可以由亚纳秒脉冲经过调制不稳定性分裂产生,而与超短脉冲有关的高阶非线性效应(包括自陡效应、脉冲内拉曼散射效应、高阶孤子分解)最终导致了30 dB 带宽从481 nm 一直延伸到1 750 nm 超连续谱的形成。
超连续谱 高精度自适应分步傅里叶法 自陡效应 脉冲内拉曼散射效应 supercontinuum the high-accuracy adaptive split-step Fourier meth self-steepening intrapulse Raman scattering
江南大学 物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
利用耦合非线性薛定谔方程组(CNLSEs), 研究了超短孤子脉冲在非线性三芯光纤耦合器中的传输和开关特性。分析了正常色散和反常色散对于开关特性的影响。通过调整非线性参数能够优化开关特性, 降低了开关阈值功率和提高了能量转移效率。采用分步傅里叶法(SSFM)的仿真, 数值模拟了在正常色散区和反常色散区的不同开关特性, 以及当非线性参数从1.5增大到2.5时开关性能的变化。研究表明: 在反常色散区中, 耦合器具有明显的开关特性。在三芯耦合器中, 当三根光纤的非线性参数同时增加时, 阈值功率由Po12显著降低至Po4.12, 能量转移效率由40%显著提升至65%。
光通信 非线性定向光纤耦合器 分步傅里叶法 非线性参量 optical communications NLDC SSFM nonlinear coefficient
1 北京工业大学应用数理学院, 北京 100124
2 曲阜师范大学印刷学院, 山东 曲阜 273100
采用自适应分步傅里叶法求解包含自发拉曼散射噪声的广义非线性薛定谔方程，通过改变抽运脉冲的脉冲宽度和中心波长，利用单光子随机噪声模型，从光谱的频域演化相干度和相位角演化方面，理论研究了噪声对光子晶体光纤产生超连续谱的相干性影响。结果表明，要获得高相干度的超连续谱光源，孤子裂变的距离必须小于调制不稳定性距离，以抑制调制不稳定性对噪声的放大。因此，采用较短的抽运脉冲、抽运脉冲在正常色散区或在反常色散区距离零色散波长较远，二阶色散系数绝对值较大，可以获得高相干度的超连续谱光源。
非线性光学 相干特性 自适应分步傅里叶法 调制不稳定性 光学学报
2013, 33(s1): s119001
