《三波諧振介質中光學異常波的共存及其實驗觀測》是依託東南大學，由陳世華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：三波諧振介質中光學異常波的共存及其實驗觀測
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳世華
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
由於其神秘莫測和潛在破壞性，海洋異常波(rogue waves)一直是過去十多年來的研究焦點。最近，異常波研究已延伸至物理學的其他學科，如流體動力學、非線性光學、電漿物理、波色愛因斯坦凝聚等。特別在非線性光學領域，光學異常波已成為當前最為前沿的研究話題之一，並相繼在光纖、鎖模雷射器、和飛秒成絲中得到實驗證實。儘管如此，但科學界對異常波根源的理解還在爭論中，一些新穎的動力學如暗異常波、異常波共存等還未得到實驗驗證。本項目將致力於理論和實驗研究三波諧振光學介質中不同異常波態的形成與共存現象，其內容包括：尋求三波諧振方程（3C LWSW/TWRI方程）的精確異常波解，討論異常波的產生機制與複雜動力學；數值模擬異常波的典型動力學及其堅固性；建立與模型方程自洽的三波諧振光學系統，實驗觀測暗異常波產生及異常波的共存現象。我們預期這些研究將有助於澄清異常波現有的學術爭議，加深人們對其本質特徵的理解。
結題摘要
異常波（rogue waves）術語最初用於描述深海上發生的一類臭名昭著且神秘的極端稀有海浪事件，俗稱瘋狗浪，其常被認為是無數海難事故的罪魁禍首。它們掀起的滔天巨浪像堵水牆一樣，不期而至出現在某處，然後消失得無影無蹤。作為深海里的“怪獸”，異常波一直以航海傳說流傳幾百年了，直到最近半個世紀以來才被科學家們證實是真實存在的，且經常發生。現在，異常波已經成為目前最活躍的研究話題之一，研究範圍遍及海洋學、流體動力學、光學、電漿物理、波色愛因斯坦凝聚、甚至金融學等領域。特別在光學領域，隨著可靠雷射源的普及使用以及實時檢測技術的成熟，人們已在許多物理設定（如光纖、鎖模雷射器、和光學湍流）中成功觀測到海洋瘋狗浪的光學類似物，即光學異常波。然而，儘管上述各類研究如火如荼，但異常波的基本來源依然不清晰，許多異常波的新穎動力學還未得到深入理解。 在本項目中，我們藉助達布變換、調製不穩定性分析、和廣泛的數值模擬，系統深入地研究了標量、矢量、多維非線性系統中的複雜異常波現象，揭示了許多新穎的異常波動力學及其潛在物理思想。例如，我們首次報導了矢量暗“三姊妹”異常波、共存異常波、表指針型異常波、互補型異常波、異常波光子彈、啁啾Peregrine孤子、和反常Peregrine孤子等，數值驗證了其強穩定性並預測了其實驗可行性。在實驗上，我們首次在長程通信光纖上觀測到了本課題組2014年所預測的矢量暗“三姊妹”異常波現象。此外，我們也實驗研究了氮氣分子在強近紅外飛秒雷射脈衝照射下所發生的無腔超輻射現象。所有這些研究成果已整理成17篇論文發表在國外權威期刊（如Physical Review Letters）上，至今已引用超300次。特別地，我們2015年發表的一篇JPA論文被IOP授予“2018中國作者高被引論文獎”，該獎項主要針對2015-2017年發表在IOP期刊上的前1%高被引論文。此外，我們還為2017年出版的IOP專著《Nonlinear Guided Wave Optics》編寫章節1篇。可以預見，這些研究成果將對光學（或其他相關學科）極端波事件的深入理解和預測具有重要的理論意義和實際價值。
