非对称囚禁二维玻色-爱因斯坦凝聚孤子的演化

利用变分法解G ross-P itaevsk ii方程,研究了囚禁在各向异性势阱中的二维饼状玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)孤子的演化规律,发现通过在圆柱形对称的磁阱中的某一方向引入光格电势,不仅使BEC孤子在该方向趋向稳定,而且通过相互耦合作用也能影响其它方向从而使孤子的膨胀变慢,使BEC孤子的稳定性增加。其效果与势阱中的原子数、势阱系数和光格参数有关。     

准一维偶极玻色-爱因斯坦凝聚体中的亮孤子

通过变分法分析,发现排斥短程相互作用的准一维BEC是不存在亮孤子的,但是当长程的偶极相互作用存在时,两者的相互影响导致了准一维BEC凝聚体中稳定的亮孤子的产生.另外,当偶极相互作用过大时,又会破坏孤子.     

玻色-爱因斯坦凝聚体中孤子正碰及相移的研究

采用推广的PLK(Poincare-Lighthill-Kuo)方法研究二维盘状玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中孤子的正碰,得到了2个描述暗孤子及其传播的KdV方程和孤子正碰引起的相移.与准一维柱状BEC中孤子正碰的相移结果进行比较发现:当波数取1时,二维平面上孤子正碰后发生的相移与一维柱线上孤子正碰后发生的相移近似相等.     

三体作用时玻色—爱因斯坦凝聚孤子的演化

利用变分法和数值模拟解Gross—Pitaevskii—Ginzburg方程，研究了原子的三体作用对波色一爱因斯坦凝聚体（BEC）孤子的演化的影响，发现三体作用的影响大于两体作用的影响，并与三体作用是排斥还是吸引有关。其效果与势阱中的原子数、势阱系数和BEC孤子脉冲的初始宽度有关。     

偶极玻色-爱因斯坦凝聚体的稳定性分析

利用变分法,在给出三维简谐势阱的频率方位比后,考察处于该势阱中的偶极BEC凝聚体,我们发现偶极玻色-爱因斯坦凝聚体的稳定性由势阱的频率方位比、s-波散射长度、偶极相互作用强度和粒子数目等因素共同决定,当合适的参量给定后,NLSE总有亮孤子解存在,并可得到稳态与非稳态间的临界线.     

一维倾斜光晶格势阱中两组分玻色-爱因斯坦凝聚体的矢量孤子解及其稳定性

用变分方法研究了在一维倾斜光晶格势阱中的两组分玻色-爱因斯坦凝聚体,分别得到了对称不分离、对称分离和不对称不分离三种不同类型的矢量孤子,并与数值模拟得到的结果进行比较,两者吻合得很好。进一步通过引入强扰动,研究了凝聚体中孤子的稳定性问题。     

玻色-爱因斯坦凝聚体的光学色散关系

最近的研究表明,玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein Condensate, BEC)可作为量子电介质材料对光场产生反作用,实现光场-物质波的协同操控.然而BEC的色散性质还没有被研究.为此,解析得到了BEC对大失谐光的一阶色散和二阶色散的计算公式.数值计算表明, BEC的折射率以及二阶色散系数与红、蓝失谐的性质有关:在红失谐时,折射率大于1,且二阶色散是正常色散;在蓝失谐时,折射率小于1,二阶色散为反常色散.二阶色散系数会随着失谐量的改变而剧烈变化,当失谐量在GHz数量级时,表现为强色散介质.一阶色散和红、蓝失谐的性质关系不大,随着失谐量的增加,一阶色散减小,相应的群速度增加.因此,对于超短脉冲光, BEC是一种新型的色散介质.     

囚禁势中玻色-爱因斯坦凝聚体的半轴宽度和粒子数密度

文章计算了准一维、准二维、球对称、轴对称系统的玻色-爱因斯坦凝聚体的半轴宽度和粒子数密度,采用求基态能量极小值和令势能等于相互作用能的办法,讨论的问题包括凝聚体半轴宽度的解析表达式、粒子数密度的理论计算值与实验数据的对比分析和吸引相互作用系统的塌缩粒子数。     

运动光格玻色 爱因斯坦凝聚体的混沌同步

针对运动光格玻色 爱因斯坦凝聚体的非线性特征, 基于Lyapunov稳定性理论, 结合正弦耦合混沌同步方法, 实现了运动光格玻色 爱因斯坦凝聚体的混沌同步.  通过理论分析和数值计算证明了正弦耦合混沌同步方法的有效性, 并分别实现了单变量耦合和双变量正弦耦合的混沌同步.  通过数值计算确定了能实现混沌同步的参数范围, 并证明双变量耦合比单变量耦合实现混沌同步快,  仅需要较小的耦合系数即可达到混沌同步, 给出了同步时间和耦合系数之间的关系.     

自旋扭曲光晶格中的玻色-爱因斯坦凝聚体

研究了自旋依赖双层方形光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensates,BEC)的基态特征.双层晶格间的相对扭曲角度和层间耦合强度是影响超冷原子密度分布的重要可调参数.当光晶格的最低能带呈单阱色散时,超冷原子在莫尔晶格(Moire lattice)中的局域化受扭曲角度、层间耦合强度、原子数和晶格深度等的影响;当光晶格的最低能带呈双阱色散时,光晶格的扭曲可导致2个自旋态的反向扭曲,随着层间耦合强度的增加,2个扭曲的自旋态逐渐重合.该研究工作有助于深入探索扭曲光晶格超冷原子中的新奇量子效应.     

复合势中的玻色一爱因斯坦凝聚孤子的操控

提出了一种处理在光晶格势和抛物势共同作用下的玻色-爱因斯坦凝聚孤子动力学的拓展变分法．利用拓展变分方法给出了玻色．爱因斯坦凝聚孤子的解析处理,并和基于分步傅立叶变换的直接数值方法进行比较,发现这种拓展变分方法能够充分揭示上述外势场中的玻色．爱因斯坦凝聚孤子的动力学行为．同时,给出了能支持多稳定晶格囚禁玻色一爱因斯坦凝聚孤子的多晶格稳定势槽,并通过调控光晶格势实现了玻色一爱因斯坦凝聚孤子从某一稳定晶格势槽为初始位置到任意位置的操控．这为玻色一爱因斯坦凝聚的实验和应用研究提供了一定的理论依据．     

反抛物势与双光晶格势中的三维玻色-爱因斯坦凝聚涡旋孤子

提出了一种处理囚禁于反抛物势和双光晶格复合势中玻色-爱因斯坦凝聚涡旋孤子动力学的能量密度泛函和直接数值仿真相结合的方法.利用静态Gross-Pitaevskii方程和柱对称玻色-爱因斯坦凝聚涡旋孤子试探波函数,给出了玻色-爱因斯坦凝聚静态涡旋孤子能量密度泛函的解析式,再运用数值模拟含时Gross-Pi-taevskii方程的方法,得到了稳定演化的涡旋孤子;并且通过调控双光晶格势,实现了玻色-爱因斯坦凝聚涡旋孤子从某一晶格势槽为初始位置到任意位置的操控,为玻色-爱因斯坦凝聚的实验和应用研究提供了一定的理论依据.值得指出的是,双涡旋孤子的稳定演化与操控是最重要的发现.     

二维双色型光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚的局域化

利用含时变分法研究了二维双色型光晶格中玻色爱因斯坦凝聚中稳定局域态的性质.根据含时变分法利用高斯型试探波函数和Euler-Lagrange方程给出了高斯型局域态的波包宽度随时间变化的二阶微分方程,确定稳定了局域态的波包宽度.利用数值计算方法直接求解了Gross-Pitaevskii方程,给出了稳定局域态的空间分布.结果表明,在原子之间存在非线性排斥和吸引作用,或者非线性相互作用为零时,在二维玻色-爱因斯坦凝聚中均可以形成稳定的局域态.     

Effective mass approach for a Bose-Einstein condensate in an optical lattice

We study the stationary and propagating solutions for a Bose-Einstein condensate （BEC） in a periodic optical potential with an additional confining optical or magnetic potential. Using an effective mass approximation we express the condensate wave function in terms of slowly-varying envelopes modulating the Bloch modes of the optical lattice. In the limit of a weak nonlinearity, we derive a nonlinear Schrodinger equation for propagation of the envelope function which does not contain the rapid oscillation of the lattice. We then consider the ground state solutions in detail in the regime of weak, moderate and strong nonlinear interactions. We describe the form of solution which is appropriate in each regime, and place careful limits on the validity of each type of solution. Finally we extend the study to the propagating dynamics of a spinor atomic BEC in an optical lattice and some interesting phenomena are revealed.     

Toda晶格方程的双孤子解及其碰撞研究

对Toda晶格方程单孤子解进行推广,用待定系数法求得了双孤子解,并借助数学软件Mathematica研究了特定双孤子的碰撞行为.     

光折变晶体热透镜效应中光孤子产生机制的研究

对光折变晶体热透镜效应中光孤子产生的机制进行了深入的研究。研究结果表明,光孤子产生的根本原理是由于抽运光在非线性光学介质中诱导出的相位孔对探测光衍射的结果。     

The impact of temperature on the evolution and self-deflection of spatial optical solitons in photovoltaic photorefractive media

The temperature effects on the evolution and self-deflection of bright spatial optical solitons in photovoltaic photorefractive media were investigated by taking into account diffusion effects. The numerical results show that the evolution of the bright solitary beam depends strongly on the crystal temperature. It is also found that the bending distance of the bright solitary beam centre increases and reaches its maximum value at a characteristic temperature, and then decreases as temperature rises and approaches zero at low and high temperatures. Both the maximum value and characteristic temperature increase with the input power density. The self-deflection of bright solitary beam is further studied by a perturbation technique, and the results are found to be in good agreement with that obtained by the numerical method. The diffusion process and the dark irradiance dominate the temperature dependence of bending distance in most values of temperature besides at the characteristic temperature and in the higher temperature regime. The diffusion process will mainly dominate the temperature dependence at the characteristic temperature and the dark irradiance will dominate in the higher temperature range. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10574051, 10174025), Natural Science Foundation of Hubei Province (Grant No. 2008CDB005) and Research Foundation for Outstanding Young Teachers, China University of Geosciences (Wuhan)     

Temperature effects of dark solitons on the self-deflection of bright solitons in a separate bright-dark soliton pair

Based on the theory of one-dimensional separate soliton pairs formed in a serial photorefractive crystal circuit, we investigated the temperature effects of the dark soliton on the self-deflection of the bright soliton in a bright-dark soliton pair. The numerical results obtained by solving the nonlinear propaga-tion equation showed that the bright soliton moves on a parabolic trajectory in the crystal and its spa-tial shift changed with the temperature of the dark soliton. The higher the temperature of the dark soli-ton was, the smaller the spatial shift of the bright soliton was. The self-bending process was further studied by the perturbation technique, and the results were found to be in good agreement with that obtained by the numerical method.