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。

非相干空间孤子的自陷行为

用相干密度法研究了一维非相干光束在饱和对数型光折变介质中的自陷行为 ,发现在传输过程中孤子的形态可具有稳态和周期性振荡的特点 ,具体取决于入射光束的初始宽度、相干特性和材料的非线性响应 ;研究了构成非相干光束的相干组份的传播行为 ,发现各相干组份的强度和光束宽度沿纵向发生周期性变化 ,峰值位置沿横向发生周期性变化 另外 ,利用横向相干宽度研究了非相干光束在各种传输状态下相干特性的变化 。

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。

外加电场双光子光伏光折变晶体中的空间孤子

证明在外加电场的双光子光伏光折变晶体中存在明、暗稳态空间孤子波,它源于双光子光折变效应。结果表明:当光伏效应可以忽略时,这种孤子类似于双光子屏蔽孤子;当没有外加电场时,它退化成闭路条件下的双光子光伏孤子,在不同条件下屏蔽孤子和光伏孤子理论都可以从这一理论中得到。

基于双光子光折变效应的新型空间孤子对

推导了由线性和二次电光效应共同支持的新型空间孤子对解,采用数值模拟法分析了外加电场对亮-亮、暗-暗和亮-暗空间孤子对强度包络的影响.结果表明:与单一非线性效应所支持的孤子对不同,新型亮-亮孤子对在外加电场为正和为负情况下均可以存在,正的外加电场所支持的孤子对宽度略小于相应的负的外加电场情况;对于新型暗-暗孤子对,由于二次电光效应和线性电光效应的机制不同,导致孤子对存在所对应的外加电场强度限定在较低的某一范围内,随着外加电场强度的加大,孤子对的宽度逐渐减小;对于新型亮-暗孤子对,其亮分量峰值一般略大于暗分量峰值,此孤子对在一定的振幅扰动下,当传输距离大于某特定值后会出现传输的不稳定性.

光折变类行波空间孤子及其动态演化过程

用行波变换结合数值方法,求解了光折变非线性方程,得到了类行波空间孤子数值解,给出其形成的必要条件,并研究其在光折变晶体中演化特性.结果表明,类行波空间孤子在光折变晶体中传播时除具有空间孤子的形状不变性外,还具有能量的横向空间平移性,这为空间孤子的可控制偏转提供了可能.偏转角度取决于横向相位调制系数;多束类行波空间孤子的相干相互作用具有光计算的潜在应用.

光折变空间孤子及其研究进展(Ⅰ)

用简明的物理图象介绍了准稳态、屏蔽和光伏三类基本光折变空间孤子的产生机制．由这些简明物理图象导出的空间电荷场及折射率改变空间分布与用复杂的数学方法导出的相一致．

有分压电阻和e偏振非相干背景光辐照的光折变晶体中非相干耦合空间孤子对

为了得到光折变晶体中非相干耦合空间孤子对统一理论的结果,基于单光子光折变空间光孤子的基本理论模型,建立了稳态条件下有分压电阻和e偏振非相干均匀背景光辐照的单光子光伏光折变晶体中非相干耦合空间孤子对理论.研究表明:这种孤子对是由两束偏振方向和波长都相同的互不相干光束耦合形成的,孤子对两光束都能在晶体中稳定传播;当分压电阻、e偏振背景光、外加电场和光伏场取不同值时,可获得14种光折变非相干耦合空间孤子对.本文的结果对完善和充实光折变空间孤子理论体系有重要意义.

o偏振光对光折变屏蔽光伏空间孤子的影响

为了得到o偏振光对光折变屏蔽光伏空间孤子影响的结果,基于单光子光折变效应理论模型,建立了有分压电阻和o偏振均匀背景光辐照的光伏光折变晶体中的屏蔽光伏空间孤子理论。结果表明,当外加电场和光伏场的取值使晶体中形成暗孤子时,仅改变o背景光与孤子光的有效glass系数之比即可在晶体中获得明孤子;孤子的强度半峰全宽随o背景光强度与暗辐射强度比值的增大而增大,随o背景光与孤子光电离截面的比值的增大而增大。这从理论上为实现光折变晶体中暗孤子到明孤子的转换提供了一种全新的思路。

光电晶体中光折变空间孤子传输的数值模拟

给出了描述光折变光电晶体中空间孤子的非线性薛定鄂方程,利用分步傅里叶变换法研究了光电晶体的光折变空间孤子的传输特性．数值模拟结果表明:在忽略光电晶体的克尔效应时,晶体中传输的光束失去了空间孤子的传输特性;在考虑晶体的克尔效应可以与外调制光强度相比拟时,随着外加光强的增加,空间孤子的形状可能发生变形,甚至失去其传输的稳定性;在考虑晶体克尔效应非常强时,空间孤子可以在光电晶体中稳定地、不变形的传输,具有理想信息载体的传输特性．

光折变空间孤子及其研究进展(Ⅱ)

介绍了国内外有关光折变空间孤子 ,特别是今年来部分空间非相干孤子 ,全光准稳态孤子 ,屏蔽光伏孤子 ,复色光孤子 ,非相干白光孤子及孤子对相互作用的研究进展 ,最后 。

开路光折变聚合物中非相干耦合光伏空间孤子对

为了研究开路光折变聚合物中存在非相干耦合空间孤子对,基于聚合物光折变效应的理论,证明了稳态开路条件下光折变聚合物中存在非相干耦合亮-亮、暗-暗、灰-灰和亮-暗光伏空间孤子对。结果表明:孤子对是由两束偏振方向和波长都相同而且互不相干光耦合形成的。孤子对两光束都能在光伏光折变聚合物中稳定传播。

有偏压光伏光折变晶体中空间孤子的研究

证明了有偏压的光伏光折变晶体中存在着明、暗稳态的空间孤子-屏蔽光伏孤子．它起源于对外电场的非均匀空间屏蔽和光伏效应。同已报道的稳态光折变空间孤子相比，它具有不同的特性。当外电场为某一值时，用改变外电场的极性和旋转光的偏振方向可以实现从明屏蔽光伏孤子转换为暗屏蔽光伏孤子或从暗屏蔽光伏孤子转换为明屏蔽光伏孤子。

中心对称光折变晶体中非相干耦合空间孤子族

为了得到中心对称光折变晶体中存在非相干耦合空间孤子族的结果,基于中心对称光折变晶体空间孤子的基本理论,推导出了中心对称光折变晶体中非相干耦合亮、暗和亮-暗混合空间孤子族空间归一化包络解的积分形式,并对其特性进行了数值模拟。结果表明:这种孤子族是由多束偏振方向和波长都相同的互不相干的光束耦合形成的,非相干耦合孤子族在中心对称光折变晶体中传播时,各分量成分光束都能稳定传播,当入射光束中只含有两分量时,空间孤子族退化为暗-暗、亮-亮和亮-暗空间孤子对。

1维中心对称双光子光折变独立空间孤子对的演化

为了获得1维独立空间孤子对在加偏压中心对称双光子光折变晶体串联回路中演化的结果,基于中心对称双光子光折变效应的理论,证明在中心对称双光子光折变晶体串联回路中存在1维独立屏蔽空间孤子对,理论研究了独立暗-暗和明-暗孤子对的空间包络、动态演化和稳定性。结果表明,暗孤子通过光电流能影响孤子对中另一孤子,但明孤子不能。

基于双光束耦合的双光子全息屏蔽光伏空间孤子

证明了在双光束耦合外加偏压的双光子光伏光折变晶体中存在一种新的全息屏蔽光伏空间孤子。在信号光远小于抽运光的条件下得出了亮(暗)孤子的解析解。数值模拟了这种孤子在稳态条件下的演化特性。结果表明:在给定的参量情况下,在晶体中可形成稳定的双光子明(暗)全息屏蔽光伏空间孤子。

双光子光折变晶体中两分量矢量空间孤子(英文)

为了研究外加偏压双光子光折变晶体中的矢量空间孤子,建立了矢量空间孤子的动态演化方程,给出了矢量空间孤子数值解.采用数值模拟的方法,求解矢量空间孤子的数值表达式,理论预言了稳态条件下亮-亮、暗-暗自耦合矢量空间孤子的存在;同时,数值求解演化方程,分析了亮-亮自耦合矢量空间孤子的演化特性.数值结果表明,无论两孤子分量的强度近似相等还是有较大差别,这些自耦合矢量空间孤子都可以由数值积分程序给出.亮-亮、暗-暗自耦合矢量空间孤子在双光子光折变晶体中稳定存在.

空间孤子的势函数分析

把非线性效应与衍射效应对光束的共同作用等效为粒子的势函数，本文以此来分析基模高斯光束在非线性介质（包括克尔介质和对数可饱和非线性介质）中形成稳定的空间孤子的条件。

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。

双光子光折变材料中低振幅屏蔽光伏空间孤子

为了得到低振幅双光子屏蔽光伏空间孤子的结果,对外加电场的双光子光伏光折变介质中低振幅空间孤子进行了研究。给出了低振幅双光子屏蔽光伏亮和暗孤子的解析表达式,并推导出了孤子宽度的显式表达式。结果表明,低振幅双光子屏蔽光伏孤子可以看成是双光子低振幅屏蔽孤子和双光子低振幅光伏孤子的统一形式。当外加电场很强可忽略光伏效应时,它转化成低振幅屏蔽孤子;当外偏压为0时,它相当于开路或闭路的低振幅光伏孤子。该研究结果为空间光孤子理论的发展提供了理论依据。