Observation of two-dimensional discrete solitons in optically induced nonlinear photonic lattices

Nonlinear periodic lattices occur in a large variety of systems, such as biological molecules, nonlinear optical waveguides, solid-state systems and Bose-Einstein condensates. The underlying dynamics in these systems is dominated by the interplay between tunnelling between adjacent potential wells and nonlinearity. A balance between these two effects can result in a self-localized state: a lattice or 'discrete' soliton. Direct observation of lattice solitons has so far been limited to one-dimensional systems, namely in arrays of nonlinear optical waveguides. However, many fundamental features are expected to occur in higher dimensions, such as vortex lattice solitons, bright lattice solitons that carry angular momentum, and three-dimensional collisions between lattice solitons. Here, we report the experimental observation of two-dimensional (2D) lattice solitons. We use optical induction, the interference of two or more plane waves in a photosensitive material, to create a 2D photonic lattice in which the solitons form. Our results pave the way for the realization of a variety of nonlinear localization phenomena in photonic lattices and crystals. Finally, our observation directly relates to the proposed lattice solitons in Bose-Einstein condensates, which can be observed in optically induced periodic potentials.     

利用空间暗光孤子诱导波导实现光控可变定向耦合器

基于空间暗光孤子诱导波导的模式特性以及光波在波导间耦合理论，提出了一种实现光控可变定向耦合器的方法，改变光孤子波导的背景强度，则信号光从器件偏转输出的位置不同。研究了孤子波和信号光波长之比、器件长度及介质的线性折射率对光控可变定向耦合器性能的影响。     

双色界面光孤子的特性研究

考虑双色光在带有周期性光格子的非线性波导界面处的传输特性,主要研究相位匹配条件及波导参数对表面光孤子的存在及稳定性的影响,并讨论如何通过波导参数调制对其进行全光控制.     

色散管理对初始啁啾孤子传输的影响

在色散管理孤子系统中引进初始啁啾这种扰动,根据非线性薛定谔（NLS）方程,利用对称分步傅立叶法对带初始啁啾光孤子在光纤中的传输情况进行了研究。结果表明,初始啁啾加强了光孤子间的相互作用,当啁啾达到一定程度时,孤子之间的作用变的相当剧烈,使得孤子发生严重形变,甚至导致孤子崩塌,这将对光孤子通信系统造成严重影响,而色散管理光纤系统可以有效地降低这些影响。     

无限非局域热非线性介质中高斯光束传输的变分研究

通过简化由薛定谔方程与泊松方程组成的耦合方程组,得到描述无限非局域热非线性系统所对应的拉格朗日密度,进而利用变分原理对高斯光束在该系统中的传输进行分析,得到高斯光束的束宽、振幅和波前曲率的演化方程,特别是利用势函数分析了形成空间孤子的条件与束宽变化规律.最终数值地验证了该变分计算结果,表明高斯函数是该非局域介质中空间孤子轮廓的一个很好的近似,从而为孤子的相互作用及其偏转特性提供了依据.     

饱和非线性光纤中孤子传输特性的数值研究

文章以包含五阶非线性效应的高阶非线性薛定谔方程为模型,数值分析了饱和非线性光纤中孤子的传输特性.结果表明,五阶非线性效应影响下,皮秒孤子间的相互作用与不含五阶非线性效应孤子情况并不相同,其相互作用更为严重.这对光孤子通信系统是非常有害的.数值计算结果发现,同时采用不等振幅和不等位相法,选取合适的振幅比和相对相位可以对孤子间的相互作用进行有效的抑制.     

钠掺杂反式聚乙炔中孤子晶格的局域振动模

从包含电子－电子相互作用和外库仑势的ＳＳＨ推广模型出发，计算了在各个掺杂浓度（杂质等距离分布）下反式聚乙炔中孤子晶格周围的局域振动模。计算结果表明：在掺杂浓度为１．６７％时，反式聚乙炔存在１０个局域模；在浓度为３．３３％～１０．００％时，存在８个局域模；而在浓度大于１３．３３％时，所有的局域模都消失变为扩展模。     

光纤通讯系统中光弧子传输研究的新进展

综述了国外光纤通讯系统中光弧子传输研究的一些新进展,包括：１．光纤中Ｎ弧子相互作用;２．光纤中的光脉冲传播;３．在色散移位光纤中的飞秒经了－弧子相互作用;４．强耦合非线性参数弧波;５．光纤中有限带宽弧子传播的高阶效应;６．用非线性环形反射射对有限带宽弧子传播中的噪声积累进行抑制。     

阻尼非线性Schrdinger方程的数值研究及其在光孤立子通信中的应用

本文用Petrov-Galerkin有限元法构造了求解阻尼非线性Schr(?)dinger方程初值问题高精度的通用数值格式。使用此格式,先在无阻尼的情况下数值求解了单个和多个、一阶和高阶孤立子的传播及相互作用问题。所得数值解与分析解高度吻合,从而考验了本方法的精度和稳定性。然后加上阻尼项,得到阻尼使一阶和高阶孤立子在传播和相互作用中振幅衰减和周期延长的具体规律,从而为光孤立子通信总体方案设计和参数选择提供了一个有效的数值实验手段。     

平脉动孤波传输特性的研究

基于五次复系数Ginzburg-Landau方程,对平脉动孤波的传输特性进行了详细的研究,研究表明:平脉动孤波的传输特性对高阶非线性效应非常敏感,即使某参数改变很小的值,也会改变其周期特性;此外,一定值的三阶色散可以消除平脉动孤波的周期特性,使它变为形状保持不变的孤子继续传输;最后,当两相邻平脉动孤渡的间距小到一定程度时,它们之间就会产生强烈的相互作用,且采用不等相位输入法可以很好抑制这种相互作用,使两脉冲保持稳定的传输.     

含三阶色散的非线性薛定谔方程一个新的行波解

运用解析法求解含三阶色散光纤暗孤子的传输方程,得到孤子行波解,讨论含三阶色散光纤中暗孤子形成的条件以及三阶色散对暗孤子的中心位置、相位、振幅、频率的影响.     

Observation of random-phase lattice solitons

The coherence of waves in periodic systems (lattices) is crucial to their dynamics, as interference effects, such as Bragg reflections, largely determine their propagation. Whereas linear systems allow superposition, nonlinearity introduces a non-trivial interplay between localization effects, coupling between lattice sites, and incoherence. Until recently, all research on solitary waves (solitons) in nonlinear lattices has involved only coherent waves. In such cases, linear dispersion or diffraction of wave packets can be balanced by nonlinear effects, resulting in coherent lattice (or 'discrete') solitons; these have been studied in many branches of science. However, in most natural systems, waves with only partial coherence are more common, because fluctuations (thermal, quantum or some other) can reduce the correlation length to a distance comparable to the lattice spacing. Such systems should support random-phase lattice solitons displaying distinct features. Here we report the experimental observation of random-phase lattice solitons, demonstrating their self-trapping and local periodicity in real space, in addition to their multi-peaked power spectrum in momentum space. We discuss the relevance of such solitons to other nonlinear periodic systems in which fluctuating waves propagate, such as atomic systems, plasmas and molecular chains.     

色散和Kerr系数扰动影响下光孤子传输演化的研究

从描述色散位移光纤中Kerr系数随机扰动爱响下皮秒）光孤的修正非线性薛定锷（NLS）方程出发，利用对称分步Fourier方法，对光孤子在Kerr系数和群速度色散随机扰动情况下的传输演化特性进行了数值研究。结果表明，Kerr系数的随机扰动使单孤子幅值随传输距离产生了微小波动，对两孤子传输的影响主要表现在孤子间相互作用被加强，同时还表明，群速度色散的随机变化没有加强Kerr系数随机扰动对孤子间相互作用的影响，而是部分地互相抵消。     

(3+1)维Boussinesq方程的可积性及新相互作用解

借助符号计算软件Maple证明了新的(3+1)维Boussinesq方程具有相容正切可积性,通过选取该方程的相容性条件方程的不同形式的解,得到了新的(3+1)维Boussinesq方程的孤子与其他波的相互作用解,如简单孤子解、孤子与椭圆余弦波作用解和共振孤子解,并给出了孤子与椭圆余弦波作用解和共振孤子解所对应的图形。     

单模光纤中光孤子与准光孤子传输特性研究

阐述了光学孤子的产生背景和基本理论，着重论述了光孤子形成的机理和光孤子的基本性质。分析了光孤子传输时所服从的标准非线性薛定谔方程和修正的非线性薛定谔方程并进行了数值模拟，得出了一些非常有意义的结果。最后系统地研究了Hasegawa等人提出的准光孤子概念，给出了准光孤子通信系统的组成、原理及影响光孤子通信的诸多因素并给出了相应地解决办法。     

空间光孤子自诱导波导的模式分析

从空间光孤子诱导折射率分布出发，推导出空间光孤子自诱导波导的色散方程和模场分布．得到了信号光在空间光孤子自诱导波导中模式产生的条件，为在全光器件中应用提供了基础．     

二阶光孤子传输波形失真的补偿

研究了高阶效应影响下,色散位移光纤中二阶孤子间的相互作用,分析了二阶孤子对衰变后时域波形的变化．研究表明,引入非线性增益控制和谱共轭相结合的方法可以有效抑制孤子间互作用,实现波形失真的补偿,并且孤子脉冲不偏离原来的时间槽。     

（2＋1）维Broer—Kaup方程的精确孤子解

利用B     

利用密集色散缓变管理孤子消除全内反射光子晶体光纤中孤子的分裂与变形

提出了密集色散缓变管理孤子概念,给出了Compton散射下全内反射光子晶体光纤中孤子传输的非线性薛定谔方程,发现一定条件下,孤子对演变为准孤子对,幅值和宽度发生缓慢的周期性变化,未出现周期性离合现象.提出了用CSDMS消除孤子分裂和变形的新方法.     

双光子光折变光伏明孤子的演化和自偏转

通过数值模拟的方法,研究了双光子光折变光伏明孤子的动态演化和自偏转特性．结果表明：在忽略扩散和损耗的情况下,光伏明孤子能在双光子光折变晶体中稳定传播．考虑扩散效应之后,明孤子光束中心将发生自偏转．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．