光折变介质中的空间孤子

本文介绍了光折变空间光孤子的研究历史及发展现状 ,说明了不同类型的光折变空间光孤子的产生条件、物理机理及特性 ,描述并分析了它们之间的相互作用行为 ,最后还展望了它们的应用前景。

双光子光折变介质中屏蔽光伏空间孤子

为了得到更完善的双光子屏蔽光伏孤子理论,采用光束的空间宽度不是远小于晶体宽度的条件,对有偏压的双光子光伏光折变介质中空间光孤子理论进行了修正,得出了明孤子和暗孤子数值积分解。结果表明,双光子屏蔽光伏孤子源于对外加电场的非均匀空间屏蔽和光伏效应,不同于起源于对外电场非均匀屏蔽的屏蔽孤子和起源于光伏效应的光伏孤子。当光伏效应被忽略时,屏蔽光伏孤子退化成屏蔽孤子,空间电荷场就是屏蔽孤子的空间电荷场;当外加电场为0时,屏蔽光伏孤子退化成开路或闭路的光伏孤子,空间电荷场就是晶体中的光伏场。

双光子光折变介质中非相干耦合亮-暗屏蔽光伏孤子对

对有外加电场的双光子光伏光折变晶体中两束偏振方向和波长都相同的互不相干光束的耦合进行研究,给出产生亮-暗双光子光折变屏蔽光伏孤子对需满足的条件。以Cu:KN SBN晶体作为研究对象,选取α=117.3,β=83.79,η=1.5×10-4,σ=104,δ=0.005,r=10时,给出双光子光折变晶体中的非相干耦合亮-暗屏蔽光伏孤子对2个孤子分量光强的空间分布,证明有外加电场的双光子光伏光折变晶体中存在非相干耦合亮-暗屏蔽光伏孤子对,指出孤子对是由偏振态和波长都相同的两束互不相干光形成的,当外加电场方向和晶体中光伏电场的方向与晶体光轴方向相同时,双光子光折变晶体中可支持亮孤子峰值光强稍大于暗孤子最大光强的非相干耦合亮-暗孤子对,当外加电场方向和晶体中光伏电场的方向与晶体光轴方向相反时,双光子光折变晶体中可支持亮孤子峰值光强稍小于暗孤子最大光强的非相干耦合亮-暗孤子对。

双光子光折变介质中非相干耦合屏蔽光伏孤子对

为了获得在有外加电场的双光子光伏光折变介质中存在着稳态非相干耦合屏蔽光伏空间孤子对的结果,对外加电场的双光子光伏光折变介质中,两束偏振方向和波长都相同的互不相干光束的耦合进行了理论研究。结果表明,这种孤子对是由偏振态和波长都相同的两束互不相干光耦合而成的,它可以看成是双光子非相干屏蔽孤子对和双光子非相干光伏孤子对的统一形式,当外加电场很强可忽略光伏效应时,它类似于已报道的双光子屏蔽孤子对,而当外加电场为0时,它相当于闭路条件下的双光子光伏孤子对。这就预言了非相干耦合暗-暗和亮-亮双光子屏蔽光伏空间孤子对的存在。

匹配高斯光束在双光子光折变介质中的自偏转

为了研究有外加电场的双光子光折变介质中匹配高斯光束的动态演化及自偏转特性,采用数值模拟的方法,给出了匹配高斯光束在晶体中的动态演化及自偏转图形。结果表明,对于给定的与双光子光折变介质参量匹配的高斯光束,在介质中能演化为稳定的孤子波;考虑扩散效应之后,匹配高斯光束的光束中心将发生自偏转;随着外加电场的增加,高斯光束的自偏转程度增加,当外加电场达到一定强度后,高斯光束的自偏转程度随着外加电场的增加反而减小;高斯光束的自偏转程度随着入射光强的变化关系与外加电场的情况相似。

双光子光折变介质中非相干耦合亮-暗混合屏蔽孤子族

根据光波耦合方程及亮-暗孤子对解,对稳态情况下多束互不相干的光束在有外加电场的双光子非光伏光折变晶体中的传播进行分析,给出产生亮-暗双光子光折变屏蔽光伏孤子族需满足的条件。证明有外加电场双光子非光伏光折变晶体中存在非相干耦合亮-暗混合屏蔽孤子族,孤子族由偏振态和波长都相同的多束互不相干的光形成。当外加电场方向和晶体光轴方向相同时,双光子光折变晶体可支持亮孤子族总峰值光强稍大于暗孤子族总峰值光强的的非相干耦合亮-暗混合孤子族,当外加电场方向与晶体光轴方向相反时,双光子光折变晶体可支持亮孤子族总峰值光强稍小于暗孤子族总峰值光强的非相干耦合亮-暗混合孤子族。

双光子光折变介质中光伏空间孤子

基于双光子光折变介质中空间孤子的统一理论,采用数值模拟的方法,比较了双光子光伏光折变介质中开路光伏空间孤子、短路光伏空间孤子和闭路光伏空间孤子的特性。结果表明:双光子光伏光折变介质中,闭路暗光伏孤子所需非线性要比开路暗光伏孤子所需非线性小,同时暗光伏空间孤子的半峰全宽随着负载电阻的增加而加宽;亮光伏空间孤子的形态与负载电阻基本无关。

双光子光伏光折变介质中非相干耦合亮-暗混合光伏孤子族

为了得到双光子非相干耦合亮-暗混合光伏孤子族的结果,采用数值模拟方法,对稳态情况下多束互不相干的光束在双光子光伏光折变晶体中的传播进行了研究。结果表明:具有相同偏振和相同波长的多束互不相干的入射光束可在晶体中形成双光子非相干耦合亮-暗混合光伏孤子族。当入射光束中仅包含两个分量时,孤子族就转化为光伏孤子对;并用双光子光伏光折变晶体LiNbO_3进行了分析说明。研究结果可为空间光孤子理论的发展提供理论依据。

双光子光折变介质中非相干耦合光伏孤子族

为了得到双光子非相干耦合光伏孤子族的结果,采用数值模拟方法,对稳态情况下多束互不相干的光束在双光子光伏光折变晶体中的传播进行了研究。结果表明:具有相同偏振和相同波长的多束互不相干的入射光束可在晶体中形成双光子非相干耦合光伏孤子族。当入射光束中仅包含两个分量时,孤子族就转化为光伏孤子对。并用双光子光伏光折变晶体Cu:KNSBN和LiNbO3进行了分析说明。研究结果可为空间光孤子理论的发展提供理论依据。

高斯光束在含偏压双光子光伏光折变介质中的自偏转

通过数值模拟的方法,研究了外加电场双光子光伏光折变介质中高斯光束及其相互作用的自偏转特性。结果表明,对于给定的与外加电场的双光子光伏光折变晶体参量匹配的高斯光束,考虑扩散效应之后,匹配高斯光束将发生自偏转。随着外加电场的增加,高斯光束自偏转程度增加,当外加电场达到一定强度后,高斯光束自偏转程度随着外加电场的增加反而减小。高斯光束自偏转程度随着入射光强的变化关系与外加电场的情况相似。在扩散效应影响下,同相位的高斯光束相互作用不是原来融合,而是使它们趋于分离,且光束之间存在能量的耦合;反相位的高斯光束的相互作用不再是简单的相互排斥,在一定的条件下,两束孤子光束既互相排斥,又同时向同侧偏转。

匹配高斯光束在双光子光伏光折变介质中的自偏转

通过数值模拟的方法,研究了无偏压双光子光伏光折变介质中匹配高斯光束的动态演化及自偏转特性.结果表明,对于给定的与双光子光伏光折变晶体参量匹配的高斯光束,在晶体中能演化为稳定的孤子波;考虑扩散效应之后,匹配高斯光束的光束中心将发生自偏转.高斯光束的自偏转程度首先随入射光强的增加而增加,当光强达到一定程度后随着入射光强的增加偏转程度反而减小.

光生伏打-光折变介质中光学涡旋孤子

简化了描述光生伏打光折变效应的模型方程.给出了光生伏打空间电荷场的形式解.讨论了单光束在光生伏打、自散焦光折变介质(LiNbO3∶Fe晶体)中的三维传播行为.指出在适当近似条件下,光生伏打光折变非线性可以维持圆对称的涡旋孤子.

温度对双光子光折变介质中光伏孤子特性的影响

具有双光子光折变效应的光折变介质温度的变化对光伏孤子性质具有影响。通过光伏空间孤子的演化方程得到的亮和暗光伏空间孤子解与温度相关,在室温范围内,双光子光折变介质中空间孤子的光强和强度半峰全宽(FWHM)均受温度影响。随着介质温度的升高,双光子光折变介质支持光强较小的光伏空间孤子;在较大光强情况下,双光子光折变介质支持强度半峰全宽较小的光伏空间孤子;在小光强情况下,双光子光折变介质支持强度半峰全宽较大的光伏空间孤子。即可以通过控制光折变介质的温度来控制介质中光伏孤子的空间形态,从而在光折变介质中形成稳定的光伏空间孤子。

双光子光折变介质中非相干耦合屏蔽光伏孤子族

为了获得有外加电场的双光子光伏光折变介质中存在着稳态非相干耦合屏蔽光伏空间孤子族的结果,对外加电场的双光子光伏光折变介质中多束偏振方向和波长都相同的互不相干光束的耦合进行了理论研究。结果表明:双光子非相干耦合屏蔽光伏孤子族可以看成是屏蔽孤子族和光伏孤子族的统一形式。当光伏场可忽略时,屏蔽光伏孤子族就转化为屏蔽孤子族;而当外加电场不存在时,屏蔽光伏孤子族相当于开路和闭路条件下的光伏孤子族;当孤子族中只含有2个光束分量时,孤子族就变为屏蔽光伏孤子对。

光折变介质中前向三波混频的量子相关特性

采用半经典和全量子理论，研究了前向三波混频中各光场之间的量子相关特性．结果表明，两束信号光之间有很强的量子正关联，而抽运光和信号光之间有很强的量子负关联．在半经典分析中，还研究了相位失配的影响．在全量子分析中。

中心对称光折变介质中双光子非相干耦合屏蔽孤子对

对外加电场的中心对称双光子光折变介质中两束偏振方向和波长都相同的互不相干光束的耦合进行了研究,预言了非相干耦合暗-暗、亮-亮及亮-暗中心对称双光子屏蔽空间孤子对的存在.

光折变介质中四波耦合方程的一种解法及应用

提出新守恒量的基础上，推导出光折变介质中四波耦合方程的一种新解法。

光折变介质的相位共轭波强度的近似表达式

以光折变介质中非线性耦合波微分方程的一种精确解为基础，对在推导这种精确解过程中起重要作用的一个守恒量进行讨论。通过初等变换，在不同的特殊条件下得到相位共轭波强度的几种近似表达式。与报道的其它近似方法相比，本近似方法不需要建立及求解简化的微分方程，因而具有普适。

半导体光折变介质中光束传输的自囚禁及周期调制

推导了光束在半导体光折变介质的光子晶格中演化的二能级形式,给出了光束在其中传播时二能级方程的经典正则形式.解析计算出了经典正则方程的不动点并对其稳定性作了分析,计算出了拓扑结构变化的临界值.根据二能级方程的经典正则形式做出了空间相图,进一步分析了半导体光折变介质中光束传输的自囚禁现象,发现有两种形式的自囚禁:1)能级中的布居数差和相对相位都在平衡点附近振动;2)能级中的布居数差在平衡点附近振动,而相对相位单调变化.分别从高频、低频、中频三个方面研究了外加周期调制对自囚禁的影响,发现在高频调制中发生自囚禁现象的相变参数能够被周期场非常有效的调制,使得光束在半导体光折变介质中传输时,在非线性效应影响较小时也能够发生自囚禁.

矢量偶极孤子在光折变非均匀非线性介质中的传输特性

矢量空间孤子的形成及其传输是个重要问题。在介绍光折变效应的含义及其理论模型的基础上,给出描述光束传播的方程;通过简化方程组,得出最简单的耦合矢量孤子对,进而研究了该矢量偶极孤子对的传输过程;通过改变入射光束的振幅和宽度,数值模拟了矢量耦合偶极孤子对的形成和传播过程。