白光的线性和非线性光学效应

回顾了本研究组自从2003年以来在白光的线性和非线性光学领域实验和理论方面的研究成果．我们使用白炽钨丝灯作光源,在自散焦光折变晶体中进行有关白光空间光孤子方面的系统研究,包括实验研究白光一维光生伏打暗空间孤子以及由它们感应的波导和定向耦合器,圆形和椭圆形白光暗空间孤子以及由它们制作的相位掩模、二维白光光子晶格和白光暗空间孤子在数字图像传输中的应用,一维和二维白光暗空间孤子之间的相互作用,通过白光束与相干暗空间孤子之间的相互作用增强和改善白光的相干性,一维和二维白光暗空间孤子分别与二维白光光子晶格之间的相互作用．数值模拟了在饱和对数非线性介质中两个及多个部分非相干亮空间孤子和白光亮空间孤子对之间的相互作用,首次在自散焦非线性介质中实验观察到了相干光的调制不稳定性和白光的调制不稳定性等．这些研究取得了一些创新性的成果．     

双光子光折变晶体中非相干耦合屏蔽孤子族

为了得到双光子光折变非相干耦合屏蔽空间孤子族的结果,对外加电场双光子光折变晶体中非相干屏蔽孤子族进行了数值研究.结果表明：这种孤子族是由偏振态和波长都相同的多束互不相干光耦合而成的.当双光子非相干耦合屏蔽孤子族中只含有两个光束分量时,就退化为双光子屏蔽孤子对.     

双色光光伏空间孤子的形成条件及其应用

本以折射率改变为正的光伏晶体为例，讨论在其中形成双色光光伏空间孤子的条件。一般来说在满足上述条件的情况下，双色光可以形成双色亮孤子、双色暗孤子、一亮一暗孤子。对于一个波长的光（ray2）单独不能形成亮孤子（它的Glass系数与背景光的Glass系数之比R2小于1）的情况，如果再加上一束另一个波长的光（ray1）且其Glass系数与背景光的Glass系数之比R1大于1，则在一定条件下，这个双色光中两个颜色的光可以都形成亮孤子。这实际上提供了一种光控光的新方案。我们还讨论了ray1的光强对孤子宽度的影响。     

双光子光折变晶体中非相干耦合屏蔽孤子族

为了得到双光子光折变非相干耦合屏蔽空间孤子族的结果,对外加电场双光子光折变晶体中非相干屏蔽孤子族进行了数值研究.结果表明:这种孤子族是由偏振态和波长都相同的多束互不相干光耦合而成的.当双光子非相干耦合屏蔽孤子族中只含有两个光束分量时,就退化为双光子屏蔽孤子对.     

光纤通信系统中非相干暗孤子间的相互作用

利用变分法，通过非线性Schroedinger方程，导出光通信系统中非相干暗孤子间的相互作用，即通过非线性强度叠加产生的相互作用。结果表明：在两个非相干暗孤子之间存在排斥力，并且高阶色散效应减弱了非相干暗孤子的相互作用。这与相干暗孤子之间的相互作用结果一致。     

部分空间非相干光光生伏打暗空间孤子及其定向耦合器

对部分空间非相干光光生伏打暗空间孤子进行了实验研究.在光折变晶体L iN bO3:F e中,分别观察到由相位掩模和振幅掩模产生的部分空间非相干光光生伏打暗空间孤子及其感应波导,并且由两个部分空间非相干光光生伏打暗空间孤子感应的波导制成定向耦合器,研究了耦合效率与空间孤子之间距离的关系.     

非相干作用下暗孤子对的解析解

从描述非相干暗孤子对传输特性的耦合非线性薛定谔方程出发,给出其Lax对,运用Backlund变换导出了两非相干暗孤子解的表达式,然后作图讨论了两孤子能量的变化特性.研究结果表明传输过程中两孤子的能量在时间和空间上都出现周期性的振动.     

非线性左手材料中磁场与电场的耦合模型

在非线性左手材料中,Kerr介质的磁化效应,使得等效磁导率与磁场强度呈非线性关系.利用等效磁导率和磁场强度的二阶近似关系,得到关于电场和磁场的耦合模型.基于这一模型,给出它的精确的亮、暗孤子解.     

广义耦合非线性薛定谔方程中的达布变换和多孤子解

给出了广义耦合非线性薛定谔方程(GCNLS)的2种达布变换和多孤子解.对于自聚焦型GCNLS,给出了N个亮-亮孤子解,对于散焦型的GCNLS,由第2种达布变换给出了N-暗-暗孤子解.作为例子,文中给出了二孤子相互作用.     

饱和非线性波导阵列的离散孤子

利用扩展的双曲函数展开法,对饱和离散非线性波导阵列模型离散非线性薛定谔方程进行了研究,获得了多组新的精确解析局域解,包括亮孤子解、暗孤子解,以及亮、暗复合孤子解等,并给出了这些解存在对方程系数的特殊约束关系     

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．     

Logistic方程中的孤立子及其控制

通过差分方法对Logistic方程离散化，利用稳定性理论、李雅普诺夫指数方法对该离散系统进行动力学行为的研究，在研究中发现该系统随着参数的变化既有混沌解，也有孤立子解．通过特殊的反馈控制，将混沌解控制到孤立子解上，利用李雅普诺夫指数小于0，证明了系统的稳定性．从而从理论上实现孤立子控制，并且利用Matlab软件进行数值仿真，也从数值上实现孤立子控制．     

孤子激光技术

本文论述了产生孤子的基本原理以及孤子激光器的有关技术，提出色心孤了激光器的“三腔匹配”概念，并对Raman孤子激光器的振荡方式进行了分析。     

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。     

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。     

增益色散和双光子吸收所支持的皮秒基孤子解

用行波方法给出了含有增益色散项和双光子吸收项的非线性Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程的皮秒严格亮基孤子解和严格暗基孤子解，以及严格暗基孤子解存在的条件；分别采用守恒量近似和Ｌａｇｒａｎｇｅ微扰近似，讨论了严格基孤子解存在所必需的参数条件不能严格满足时，参数偏离对准亮基孤子和准暗孤子传播的影响．讨论结果表明，既使是严格基孤子解的存在条件不能满足，在守恒量近似的意义上，皮秒亮光脉冲传播一段距离以后，仍能演化成稳定的亮基孤子；而暗基孤子的传播在微扰近似的意义上不受参数偏离的影响．     

大间距幅度调制控制孤子系统的特性分析

讨论了同步幅度调制器间距较大的孤子传输系统的特性，给出了适合描述调制器间距较大时的孤子演化方程及参量方程，并讨论了系统稳定性和同步调制控制抑制孤子脉冲中心拌动的机制。     

光纤孤立子与光孤子通信

光纤的一个重要特征：线性和非线性效应，如群速度色散效应和Kerr非线性效应。首先介绍了光孤子的概念、历史的研究，然后讨论了单模光纤中光孤子形成的物理机制，比较了光孤子通信和光纤通信的优缺点，最后探讨了孤子间相互作用对光孤子通信系统的影响。