Compton散射对光子晶体中光束自陷的影响

用相干函数法研究了Compton散射下圆形部分相干光束在全内反射光子晶体中的自陷行为。研究发现,散射使光谱中非相干成分和衍射效应降低,形成孤子的几率提高。传输中孤子振荡幅值、压缩程度、变化周期、半径均比散射前小,相干半径比散射前大,自聚焦起主导作用。     

Compton散射下光折变晶体中的孤子传输特性

应用多光子非线性Compton模型和耦合非线性薛定谔方程,研究了Compton散射 下光折变晶体中的孤子传输特性,研究结果表明,光折变晶体热透镜效应的实质,是晶体内形成的光孤子与空间电荷场中的孤子传输与耦合的过程。其耦合特性不仅与两波导中的孤子的相对相位有关,而且与Compton散射有关。当两波导中的孤子的相对相位相同或相反,散射都会使它们之间发生能量交换和交换能量的周期发生变化,从而使形成的孤子的轮廓变得模糊。即使在光沿着晶体的光轴方向传输,也有发生双折射的可能性。     

Compton散射下的3阶色散对超短光孤子脉冲自频移的影响

应用多光子非线性Compton散射模型,对Compton散射下的3阶色散对超短光孤子脉冲自频移的影响进行了研究,通过理论分析、数值模拟和拟合,结果表明,Compton散射使3阶色散对孤子自频移有较强的抑制作用,在时域中引起孤子脉冲的调制振荡结构更为明显,频域中的频谱被分为两个较清晰的、峰值较高的谱峰,孤子自频移 ,但其斜率不同于散射前的斜率。     

Compton散射对光纤中孤子压缩态传输的影响

应用非线性量子理论和修正非线性Schrodinger方程,研究了多光子非线性Compton散射对孤子压缩态传输的影响,给出了孤子传输的压缩比.研究发现,在理想一阶孤子附近,随振幅的增大,散射能使孤子的最小压缩比更小,即能得到更大的孤子压缩态.随损耗的增大,压缩态呈较缓慢的减小.在相同损耗情况下,随振幅的增大,得到的最小压缩比所需传输距离较散射前短一些.     

Compton散射下磁化等离子体光子晶体光子带隙特性

为了研究多光子非线性Compton散射对横向磁光效应磁化等离子体光子晶体光子带隙特性的影响,采用多光子非线性Compton散射模型和时域有限差分法进行了理论分析和实验验证,取得了关于晶体色散和调制不稳定性、光子带宽变化的重要数据,并提出了将入射光和Compton散射光作为磁化等离子体光子晶体色散的新机制.结果表明,Compton散射使等离子体色散增强,耦合电磁波通带变窄、阻带变宽,有效地降低了电磁波传输中的交叉相位调制的不稳定性,频率低于等离子体频率的电磁波在等离子体中的传播几率减小.     

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.     

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.     

弱湍流大气中部分相干涡旋光束的轨道角动量特性

根据轨道角动量谱理论,推导了部分相干拉盖尔-高斯光束轨道角动量态的功率表达式。分析了相干长度、束宽对轨道角动量的影响,讨论了弱湍流大气中部分相干-拉盖尔高斯光束轨道角动量特性。结果表明:部分相干拉盖尔-高斯光束在相干长度与束腰半径比值固定的情况下,其初始轨道角动量态相对功率不会随着束腰半径的改变而变化。在部分相干拉盖尔-高斯光束初始相干长度与束腰半径取值大小相同的情况下,随着束腰半径的增大,光束在弱湍流大气中传输1 km处的初始轨道角动量态相对功率减小。     

偏振部分相干激光斜程湍流大气传输的漂移扩展

采用光场的一阶矩和二阶矩作为评价参数,研究了偏振部分相干激光波束在斜程湍流大气传输中的漂移效应和扩展效应。根据推广的惠更斯-菲涅耳原理,以椭圆偏振部分相干激光波束为研究对象,推导了斜程传输情况下波束的重心坐标、扩展半径和扩展角的表达式,数值分析了偏振波束两正交分量的相位差、方向角、波长、初始束腰半径和接收机高度对波束漂移及扩展的影响。结果表明,在确定的斜程传输距离和接收机高度下,随着偏振波束两正交分量相位差的增大,漂移效应先增大后减小,在确定的斜程传输距离下,接收机高度越高,波束的漂移效应和扩展效应越小。     

PCFT光束阵列在海洋湍流中的传输特性

为了研究部分相干平顶光束阵列在海洋湍流中的传输特性,基于拓展惠更斯-菲涅耳原理和魏格纳分布函数,结合海洋湍流的空间功率谱函数,理论推导了部分相干平顶光束阵列在海洋湍流中的传输因子、有效曲率半径、瑞利尺寸的解析表达式,数值计算并讨论了它们与光束的相干长度、海水温度与盐度变化、动能耗散率、温度方差耗散率等参量的关系.结果表明,在相同条件下,当传输距离超过400m时,相对于部分相干高斯光束、部分相干平顶光束和部分相干高斯光束阵列,部分相干平顶光束阵列受海洋湍流的影响更小,传输特性更为稳定.此结果对选择合适的光束在海洋湍流传输方面具有一定的参考价值.     

水下激光光束空间分布特性的实验研究

对高斯光束在不同水体中的传输特性进行了初步实验研究,分析了水体衰减系数对传输特性的影响。实验结果显示,高斯光束在水中不同传输距离处横截面上的光强径向分布仍然可以用高斯函数来描述;高斯光束在水中的光斑半径大于在空气中的,而且水体衰减系数越大,光斑半径扩展得越大;高斯光束在水中的光斑中心光强比空气中的衰减得严重,而且水体衰减系数越大,衰减得越快;高斯光束在大约2～3个衰减长度处光斑光强近似均匀分布。     

非局域椭圆厄米—高斯空间光孤子与相移

研究了椭圆厄米-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的原理,对介质响应函数做两次泰勒级数展开,都近似取到二阶,得到了非局域非线性薛定谔方程对应的近似的拉格朗日密度函数。在此基础上,运用变分法得到了椭圆厄米-高斯光束各参量的演化方程、演化规律和两个临界功率。当光束、响应函数的椭圆率满足一定条件时,两个临界功率可以相等。当初始功率等于这一临界功率,光束从光腰处入射时,可得到椭圆厄米-高斯空间光孤子。进一步分析发现椭圆厄米-高斯空间光孤子的相移与介质椭圆率和孤子阶数有密切关系,当介质椭圆率和孤子阶数取不同值时,可产生大的正相移、零相移,甚至负相移。     

增益介质中Compton散射对小尺度自聚焦的影响

通过对激光放大介质中多光子非线性Compton散射光小尺度自聚焦特性的研究,提出了小尺度自聚焦的非线性理论,并对小尺度调制方程、增益谱和成丝距离进行了修正.研究发现:散射光的临界频率和最快增长频率近乎是相同的,在介质增益下,散射光引起的非线性扰动最快增长频率和最大增长率与背景光强度和传输距离几乎无关.在一定输入和输出功率下,在散射光出现的初始阶段,它使背景光的能量、小尺度扰动最快增长频率、最大增益和相应的B积分迅速增大,调制谱的范围迅速加宽,成丝距离延长;之后,它们的变化几乎与散射光无关.     

超强激光场中磁逆多光子非线性Compton散射的电子加速

应用电子与多光子集团非弹性Compton散射模型,分析、计算了磁逆多光子非线性 Compton 散射的电子加速,结果表明,散射前做Landau圆轨道运动的电子并非是热电子,而 是处于激发态的电子。当耦合光的频率与处于激发态电子的频率相等时,能发生磁逆多光子 非线性Compton散射,放出高 射线,但产生高 射线的几率要比产生低 射线的几率小。 若电子被光场俘获,电子可从激光场中获得巨大的加速能量。     

脉冲内拉曼散射效应影响下高阶孤子之间的相互作用及其控制

在脉冲内拉曼散射效应影响下,研究了同相和反相相邻高阶孤子脉冲之间的相互作用,分析了孤子之间的相互作用对定时抖动的影响和脉冲内拉曼散射效应所引起的孤子脉冲频移.研究结果表明;在脉冲内拉曼散射效应的影响下,同相和反相高阶孤子脉冲对都发生了分裂,分裂出的两个较强的孤子脉冲在传输过程中发生碰撞,碰撞后两脉冲迅速分离;二者的不同之处在于反相孤子脉冲对分裂出来的两个较强脉冲之间的相互作用较弱,其碰撞距离明显远于同相孤子脉冲对.引入非线性增益可以有效控制孤子之间的相互作用,抑制孤子自频移效应,稳定孤子传输.     

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.     

A wide-angle finite element beam propagation method with perfectlymatched layers for nonlinear optical waveguides

A beam propagation method (BPM) based on the finite element method (FEM) is described for the analysis of both transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) waves propagating in nonlinear optical waveguides. A perfectly matched layer is introduced to avoid spurious reflections from computational window edges. For the wide-angle beam propagation analysis, the Pade approximation is introduced to the differential operator along the propagation direction. In order to improve numerical accuracy and efficiency, a finite element mesh and a reference refractive index are adaptively renewed at each propagation step, and to reduce computational effort for the nonlinear optical waveguide analysis, an iterative algorithm is also introduced. Waveguides with nonlinear self-focusing claddings are analyzed to investigate spatial soliton emission phenomena, and it is confirmed that soliton couplers can be easily constructed     

若干弱光非线性光学效应及其应用

简要介绍了弱光非线性光学领域中一些研究方向的进展,如弱光非线性光子学材料中的缺陷结构、介观量子相干系统中光传播动力学和慢光非线性光学等,着重描述了近期在新型激子与紫外弱光非线性光学效应、位相耦合与光速调控以及非相干空间孤子阵列诱导光学晶格与光非线性传输行为等研究中得到的研究结果。弱光非线性光学将成为非线性光学应用领域中的一个重要分支。     

Comparison of the performance of optically amplified transmissionsystems

In this paper, we show a comparison among the performance of single- and multichannel optical systems considering NRZ and soliton signals. The results have been obtained by means of numerical simulations, taking into consideration the chromatic dispersion, the Kerr nonlinearity, the fiber loss, and the ASE noise of the optical amplifiers. The performance of IM-DD and coherent asynchronous ASK systems have been evaluated in terms of the Q factor. We have considered the propagation in links encompassing conventional step-index fibers, DS fibers and in links with two different dispersion management techniques in which the chromatic dispersion is varied along the propagation distance both in randomly and in deterministically way. The effects of the in-line filtering process are mainly investigated in soliton propagation     

指数响应的强非局域介质中正交偏振双厄米高斯光束传输特性

运用变分法研究了具有e指数响应的强非局域介质中两束正交偏振、中心重合的厄米高斯光束的传输特性,得到了光束各参量的演化方程和一个临界功率Pc。当两光束以临界功率入射时,可以形成厄米高斯型空间光孤子;当两光束以总功率2Pc入射,但两光束入射功率不相等时,两光束可以形成厄米高斯型呼吸子。通过数值模拟研究发现,低阶光束时,可以得到近似孤子解;当光束阶数大于3阶时,则得不到孤子解。比较变分解与数值解,结果表明在光束阶数小于3阶时,变分解较好的反映了具有e指数响应的强非局域介质中两束正交偏振、中心重合的厄米高斯光束的传输特性。