高斯光束在对数型非线性介质中的传输特性

根据对数型非线性介质中高斯光束的束宽和波阵面曲率变化所满足的耦合方程,采用数值计算对高斯光束的传输特性进行了详细的分析。结合相图分析了高斯光束在不同初始条件下束宽与波阵面的变化情况。利用力学类比,讨论了高斯光束在传输过程中形成的对称呼吸模式与不对称呼吸模式的空间孤子。     

双曲正割光束在强非局域对数饱和型非线性介质中的传输特性

从非局域非线性薛定谔方程出发,依据对数饱和型非线性介质中非线性折射率的变化规律,求出了1+1维双曲正割光束在强非局域对数饱和型非线性介质所对应的拉格朗日密度函数的近似表达式。在此基础上,利用变分法得到了光束各参量的演化方程。从光束各参量的演化方程出发,进一步得到了光束各参量的演化规律,并由此得到了一个临界束宽。当光束初始束宽等于临界束宽时,并且从束腰处入射时可以得到稳定的1+1维双曲正割型空间光孤子;在一般情形下,光束初始束宽不等于临界束宽时,得到了束宽振荡的1+1维双曲正割型空间呼吸子。     

厄米-高斯光束在饱和非线性介质中的传输特性

为了研究厄米-高斯光束在光折变饱和非线性介质中的传输特性,采用有限差分方法数值求解了光波演化方程,理论分析了厄米-高斯光束的传输特性。结果表明,1维1阶、2阶和3阶厄米-高斯光束在光折变非线性介质中传输时,在合适的非线性条件下,均可以形成呼吸模式的孤子;随着非线性的加大,厄米-高斯光束的光场分量之间的相互分离趋势将逐渐变弱,同时,每个光场分量的振幅起伏效应会更加明显;改变厄米-高斯光束的入射位置、入射角度对其传输特性没有影响;2维厄米-高斯光束的传输特性和1维情况是类似的。厄米-高斯光束的这些特性在光开关领域有一定的应用前景。     

艾里-高斯光束在高斯型PT对称介质中的传输与控制

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ω、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χ₀)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ω的增大而减小;振荡周期随P和ω的增大而减小,随W₀的增大而增大。当χ₀增大时,在0<χ₀<0.55范围内,孤子的峰值强度变化不明显;当χ₀>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。     

饱和非线性介质中(2+1)维光学孤子的模式分析

本文从非线性Schr dinger方程出发,详细讨论了(2 1)维光学空间孤子存在满足物理意义解的条件,并通过数值计算,给出基模和高阶模在饱和非线性介质中的模态。     

强非局域介质中高斯光束参量演化规律的分析

光束存非局域非线性介质中传输时遵循非局域非线性薛定谔方程（NNLSE）。对应用变分法得到的傍轴高斯光束存强非局域非线性介质中的束宽演化方程进行了简化，消除了由于强非局域非线性介质响应函数作泰勒级数展开产生的势函数假根的影响；求出了傍轴高斯光束各参量的演化表达式。结果表明，傍轴高斯光求存强非局域非线性介质中传输时束宽的近似演化规律为正弦函数和余弦函数，并存在一个临界功率。当初始功率等于临界功率时，可以得到空间光孤子。对于一般情形，束宽作周期性压缩或展宽变化。当束宽比α≤0．3时，所得结果与非局域非线性薛定谔方程的数值解基本一致。     

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。     

双曲正割型光束在强非局域介质中的传输特性

运用变分法研究了1 1维双曲正割型光束在强非局域非线性介质中的传输特性,得到了光束各参量的近似演化方程以及束宽的近似演化规律和一个临界功率。当初始功率大于临界功率时,双曲正割型光束在强非局域非线性介质中传输时,束宽按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数作周期性压缩变化;反之,当初始功率小于临界功率时,其束宽按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数作周期性展宽变化;当初始功率等于临界功率时,可以近似得到双曲正割型空间孤子。在束宽远小于强非局域非线性介质响应函数的响应宽度(束宽比α<0.300)的前提下,得到的结果与数值解基本一致。     

高斯光束通过非线性梯度折射率透镜的传输特性

基于无像差自聚焦理论,使用ABCD定律导出了高斯光束在非线性梯度折射率介质中的解析传输公式。采用矩阵光学方法研究了高斯光束通过非线性梯度折射率透镜的传输特性。结果表明,介质的非线性性和非均匀性、激光功率及入射光束参数影响其传输特性。     

高斯光束在梯度折射率非线性介质中传播的数值解

本文用数值分析的方法,以一折射率梯度分布的非线性介质为例,讨论了两维高斯光束在这种介质中传播的状态以及光强变化时对光束本身传播方向的影响。     

高阶色散下饱和非线性负折射介质中的调制不稳定性

直接从负折射介质中包含高阶色散及饱和非线性效应的扩展非线性传输方程出发,采用线性稳定性分析法和德鲁德电磁模式,导出了调制不稳定性的色散关系和增益谱公式。考虑到今后的实验验证,以实际单位的形式计算了方程系数随归一化角频率的变化规律。再以实际单位的形式计算并讨论了增益谱随归一化角频率和归一化入射光强的变化关系。结果表明,当归一化角频率固定时,截止频率及峰值增益都随归一化入射光强的增加先增加后减少,归一化角频率不同,截止频率及峰值增益也不同,在靠近禁带处,增益谱远离零点。当归一化入射光强固定时,截止频率及峰值增益随归一化角频率的增加而增加,当归一化角频率增大到靠近禁带时,增益谱由紧挨零点变成远离零点。     

三维自散焦介质中由交叉相位调制效应引发的光束聚焦

初步研究了三维自散焦介质中由交叉相位调制效应引发的光束聚焦 ,详细分析了信号光在不同抽运光输入振幅时的演化过程。分析结果表明 ,当抽运光输入振幅超过临界抽运光输入振幅时 ,信号光出现聚焦且信号光束面在演化过程中由圆形逐渐演化为弯月形。     

非线性自聚焦介质中光束的非傍轴传输

在标量近似下,将非傍轴项近似等效为四阶空间色散和五阶非线性效应,利用变分法研究了高斯光束的传输特性。结果表明,在非傍轴情形下,高斯光束不会崩塌,而是经历聚焦 -散焦的周期性传输过程;光束初始功率越高,则周期越小。此外,高斯光束的自聚焦过程可以通过改变啁啾参数来控制,正负啁啾分别使光束第一次聚焦的距离缩短和延长,但两者都使光束的聚焦 -散焦的周期增大,而且啁啾值越大,周期也越大     

弱非局域空间光孤子的偏振耦合

基于麦克斯韦方程,得到自聚焦弱非局域非线性平板波导中TE和TM偏振的耦合双光束的演化方程.利用变分法分析了耦合双光束的传输规律,得到耦合空间孤子的动力学方程.发现随着非局域参量γ的增大,耦合空间孤子相互作用势曲线在峰值处出现凹陷.最后用分步傅立叶积分法对双光束的传输进行了数值模拟.     

非线性介质内电磁场的量子化

本文对电位移矢量D以及磁感应强度B引入失势C_μ,利用正则量子化方法,将非线性介质中的电磁场进行量子化,从而得出自洽理论。     

超高斯脉冲反饱和吸收效应响应特性理论模拟

基于非线性传输方程与五能级速率方程的耦合模型分析了超高斯脉冲在反饱和吸收(RSA)作用下的动态响应特性。研究了脉冲时空波形在RSA材料中的演化规律以及脉冲与材料相互作用的动力学过程。讨论了单重态第一激发态寿命对输出脉冲时空波形的影响,并优化了材料参数以避免时空畸变。对新型RSA材料的开发以及在时空波形敏感领域的应用具有指导意义。     

加偏压光伏光折变晶体中空间灰孤子的时间特性

基于加偏压的光伏光折变介质中的时间特性的带输运模型,对屏蔽光伏空间灰孤子进行了理论研究.通过对这些时间特性的比较,结果显示能获得准稳态和稳态屏蔽光伏空间灰孤子.研究表明:当孤子的峰值强度与暗辐射的比值较大时,孤子的半峰宽度先是随时间增加递减到一个最小值,然后又开始增加到一个稳定的常数值.在相同的演化时间内,孤子的半峰全宽随着孤子灰度的增大而增大.在外加电场不存在的情况下,可以得到闭路光伏灰孤子的时间特性;当外加电场足够强可忽略光伏效应时,可得到屏蔽灰孤子的时间特性.