饱和介质中孤子传输特性研究

求解含频率啁啾和介质非线性饱和效应的ＮＬＳ方程，由得到的孤子解讨论了啁啾和介质非线性饱和效应对孤子传输特性的影响。     

光纤放大器中的增益色散与增益饱和效应

光孤子在含光纤损耗、非线性增益饱和、增益色散效应的光纤放大器中传输时,得到非线性薛定谔方程,在一定条件下,由行波法得到的孤子解讨论了高阶效应对孤子传输的影响。由此进一步发现,增益色散效应的存在使孤子解的形式变为类孤子型,孤子放大器的高增益态是非常有利于孤子的传输,所得结论与数值解结论相符。     

五阶非线性光纤中二阶孤子对的演化特性

从包含五阶非线性项的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分布傅里叶算法,数值模拟了五阶非线性作用下二阶孤子对的波形演化。结果表明,正、负五阶非线性对二阶孤子对的作用大不相同。负五阶非线性作用使二阶孤子对传输图形得到一定程度的改善,而正五阶非线性作用则使二阶孤子对传输图形恶化。适当选取负五阶非线性参数值,可以消除二阶孤子对间的衍生孤子,有效的抑制孤子间的相互作用。     

非局域非线性中奇异空间光孤子传输特性研究

基于非局域非线性介质中空间光孤子的理论模型,采用分部傅里叶算法,我们研究了空间孤子在二维非局域非线性介质中的传输特性及其稳定性。结果表明,在该介质中存在Laguerre-Gauss（拉盖尔-高斯）型的空间孤子;孤子的传输特性受非局域介质的调制系数、调制深度,以及光束的初始条件等调控,并且传输距离的越大,影响越显著。本文的结果对完善和充实空间孤子理论体系有重要意义。     

艾里-高斯光束在光折变介质中的孤子脱落

以非线性薛定谔方程为理论模型,采用分步傅里叶方法研究了光折变介质中艾里-高斯光束的传输特性。结果表明:满足一定条件时,光折变介质中会形成周期振荡的空间孤子;介质的非线性系数越大,形成空间孤子所需的传输距离越短,孤子的振荡周期越小;当艾里-高斯光束的初始入射功率在一定范围内时,光折变介质中才会形成稳定的空间孤子;在空间孤子形成时,由于局部能量竞争,会出现光束分裂成丝现象。此外,还研究了微噪声扰动对艾里-高斯光束在光折变介质中传输稳定性的影响。     

1+1维铅玻璃中孤子的大相移

正Snyder和Mitchell在强非局域条件下,将非局域非线性介质中光束传输满足的非线性薛定谔方程简化为简单的线性模型,得到了精确的高斯型孤子解,并且发现了强非局域孤子相对于局域孤子所具有的一些新的特性和优势。郭旗等提出了强非局域空间光孤子大相移理论,解析地推导出对具有Gauss型响应函数的非局域介质,强非局域孤子在单位传输距离上的相移量是非常大的,称之为"大相移"、欧阳等提出用微扰论的方法来求解一般局域介质中的光孤子,解决了响应函数具有奇异性的问题。基于这种方法,得到了平板铅玻璃中1+1维强非局域空间孤子的近似解,并且得到孤子大相移的解析解,用数值模拟的方法证明了解析解的正确性,证明了大相移理论的成立。结果表明铅玻璃非局域程度受到厚度的调制,相移与非局域程度成正比,通过改变铅玻璃的厚度可以改变它的非局域程度,从而可实现对相移的改变。     

高阶色散和非线性效应下三阶孤子对传输的研究

高阶色散及高阶非线性效应是制约光孤子稳定传输的重要因素。基于光孤子传输的非线性薛定谔方程,综合考虑三阶色散和五阶非线性的影响,采用分步傅里叶算法,数值研究了三阶孤子对间的相互作用。结果表明：三阶色散导致三阶孤子对无规则地裂变,裂变后的光脉冲形状发生畸变,脉冲中心位置出现偏移;考虑负五阶非线性作用后,在一定程度上抑制了孤子裂变,但是光脉冲在传播过程中伴有能量转移。而正五阶非线性作用使三阶孤子对传输图形进一步恶化。适当地选取负五阶非线性参数值,可以完全消除三阶孤子对的裂变和相互作用,改善了脉冲中心位置的线性偏移。     

光学格子中孤子的相互作用

利用解析和数值方法,对具有横向折射率周期性调制的克尔型非线性介质中光学格子中孤子的相互作用进行了研究,得到孤子相互作用的演化方程及控制格子孤子相互作用的传输条件,考查了介质参数与光束参数对孤子相互作用的影响.结果表明:调制周期和调制深度的变化影响了格子孤子相互作用的周期大小,而相对振幅的差异对孤子相互作用的周期影响较小,特别是反相孤子(初始相位差θ为π)能够有效控制格子孤子的相互作用.     

强非局域介质中的厄米-椭圆高斯空间光孤子

研究了傍轴厄米-椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性.依据强非局域介质响应函数特征宽度远大于光束束宽,对非局域非线性薛定谔方程进行了近似简化,得到了介质响应函数为椭圆对称情形下的强非局域模型.在此基础上利用分离变量法得到了厄米-椭圆高斯空间光孤子解析解及其形成的条件.进一步研究发现,随着厄米-椭圆高斯空间光孤子阶数的增大,光束束宽增大,介质的非局域程度相对减弱;要获得高阶椭圆高斯空间光孤子,必须提高非局域介质的非局域程度.最低阶的厄米-椭圆高斯空间光孤子就是椭圆高斯空间光孤子.     

三阶孤子传输和相互作用的数值研究

用分步富里叶变换法求解三阶孤子传输的NLS方程,得到了在此条件下孤子传输的数值图形,发现三阶孤子在传输中被压缩和裂变,三阶孤子的相互作用加速了孤子的裂变。通过增加二阶色散系数可抑制孤子的裂变和孤子在传输中的相互作用。     

五阶非线性效应对孤子和孤子对传输的影响

用数值法求解含五阶非线性效应的光孤子NLS方程，发现五阶非线性效应在一定的条件下和传输距离内除对孤子产生等效增益外，还影响了孤子对在传输中的相互作用。通过调节参数，可以实现孤子对无离合地平行传输，从而在理论上找到一种解决五阶非线性效应引起串码问题的途径。     

自傅立叶光孤子的相互作用特性

用分步傅立叶变换方法数值求解非线性薛定谔方程,研究了一阶自傅立叶光孤子信号在光纤传输中的相互作用特性。证明了算法内部不存在理论误差。数值模拟结果表明：（1）一阶自傅立叶孤子对中的相互作用表现不同于一阶标准孤子对,它类似于二阶或准二阶孤子之间的相互作用特性。两孤子经历一段周期性的相互吸引后,出现强烈的相互排斥;（2）孤子相互作用特性不足以用孤子的阶去区分或分类,在同一阶的孤子中,不同的脉宽对孤子的相互作用有显著不同的影响;（3）微弱的三阶色散效应有利于抑制一阶自傅立叶孤子间的相互作用。     

Elimination of Split and Deformation for Optical Soliton in TIRPCF Using CSDDMS

The concept of the concentrated slowly decreasing dispersion management soliton（CSDDMS） is explained, and the nonlinear Shroedinger equation （NSE） of the soliton propagation in the total internal reflective photonic crystal fiber （TIRPCF） under the multi-photon nonlinear Compton scattering is given. Through solving of this equation using the Fourier transform by step, it is found that under certain conditions, the soliton couple becomes into the quasi-solitons, whose amplitudes and widths are slowly and periodically changed, but there is any collision. A new method to eliminate the split and deformation of the optical soliton in the TIRPCF using the CSDDMS is proposed.     

高阶色散对光孤子及孤子对传输的影响分析

为了研究高阶色散对光孤子及孤子对传输的影响,采用分步傅里叶变换方法,对含高阶色散效应与不考虑高阶色散情况下的光孤子非线性薛定谔方程进行了数值求解,得到了孤子脉冲形状与色散阶数有着相关性这一结果.结果表明,奇数阶色散效应会使孤子及孤子对脉冲发生单边振荡,产生能量损耗,并在振荡侧产生次脉冲,而偶数阶色散效应会使孤子及孤子对脉冲发生明显的脉宽展宽,高阶色散效应对孤子脉冲的影响随阶数的增加而减弱.     

分布式PT对称非线性耦合器中光纤孤子间的相互作用

为了在光纤孤子的应用装置中讨论孤子稳定性和相互作用,数值地研究了变系数耦合非线性薛定谔方程组。结果发现微孤子相互作用存在于具有周期分布的色散和非线性参量的PT对称非线性耦合器中。而且,在不同初始条件下,包括同相输入的两个或三个等幅孤子,及含反相二孤子输入的三孤子,都存在这样的微孤子相互作用。此外,还讨论了在有限初始扰动下微孤子相互作用的稳定性。结果表明,有限初始扰动不会影响微孤子相互作用的主要特征。     

五阶非线性效应下三阶孤子对演化的数值研究

对五阶非线性效应下三阶孤子间的相互作用进行了数值研究,结果表明：正五阶非线性作用将会导致三阶孤子对波形进一步恶化。在负五阶非线性作用下,原来的三阶孤子很快发生裂变,三阶孤子对同相位时, 裂变后峰值小的两孤脉冲位于内侧,两个三阶孤子表现出先吸引、碰撞,然后聚合成一个孤脉冲。三阶孤子对反相位时,裂变后峰值强度小的孤脉冲位于外侧,并且一直保持排斥状态,每个三阶孤子裂变数目随负五阶非线性参数绝对值的增大而增多。适当选取负五阶非线性参数值,可以有效地抑制三阶孤子间的相互作用。