《振盪型非局域非線性系統中的孤子實驗研究》是依託華南師範大學，由胡巍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：振盪型非局域非線性系統中的孤子實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡巍
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目計畫研究具有振盪型回響函式的非局域非線性系統的光學特性，通過研究其非線性物理機制，尋找並在實驗中研究各種振盪型非局域空間光孤子的傳輸特性，發掘其潛在套用方法和套用領域。級聯二次孤子和負性液晶孤子是目前已知的兩種具有振盪型非局域非線性的物理系統。我們將從理論上研究這兩種物理系統中的光傳輸特性，並分別在倍頻晶體和負性液晶中實驗研究振盪型非局域孤子的穩定傳輸，以及反常調製不穩定性等光傳輸新現象。振盪型非局域非線性系統具有非常奇特的非線性動力學性質，本研究將揭示其內在物理機制，幫助人們深入地理解相關的光孤子和非線性物理的本質和規律。因此，本研究計畫具有十分重要的科學意義和潛在套用。
結題摘要
具有振盪型回響函式的非局域非線性系統體現出與眾不同的非線性特性，導致很多新穎的光傳輸現象。本項目計畫以級聯二次非線性過程和負性液晶重定向過程等物理系統為實例，從理論上和實驗上研究振盪型非局域非線性系統中的光傳輸特性及其物理機制，發掘新的光學現象和潛在套用。經過四年研究，我們在負性液晶孤子及其調製不穩定性、振盪型二次孤子、分數光場孤子以及其他非局域孤子的理論和實驗方面取得了一些進展，主要成果包括：1、我們對負性液晶的重定向非線性機制進行了解析分析和數值驗證，證明了負性液晶中確實存在振盪型非局域非線性回響；但是在實際實驗系統中，由於液晶盒邊界對振盪行為的抑制，導致無法在實驗上觀察到振盪的折射率分布。我們在負性液晶系統中開展了亮孤子傳輸實驗、調製不穩定性實驗和電流體不穩定性實驗等，並與正性液晶的結果做了對比，證實了我們的理論分析。2、我們對級聯二次參量過程中的孤子傳輸進行了研究，發現在振盪型非局域模型下，在等效自聚焦條件下不僅存在傳統的亮孤子，也可以存在暗孤子；而在等效自散焦條件下不僅有暗孤子，還存在亮孤子。我們還發現邊界的約束可以導致振盪型孤子穩定傳輸，但穩定區域比較小，且對初始光束分布的要求非常苛刻，導致我們實驗上沒有觀察到振盪型二次孤子。3、分數階光場是一種新型的由分數階薛丁格方程描述的光學系統，具有一定的非局域特性。我們研究發現該系統中的分數光場孤子存在孤子塌陷現象，並解析地給出了孤子塌陷條件和塌陷距離。4、我們還研究了鉛玻璃中的熱致非局域孤子的傳輸特性。通過用引力系統類比，我們給出了鉛玻璃中兩個孤子的相互作用定量規律，並與實驗進行了對比；我們分析了鉛玻璃中矢量渦旋孤子傳輸的穩定性，發現低階渦旋分量可以導致高階渦旋分量實現穩定，並在實驗中觀察到了矢量渦旋孤子；我們還給出了一種在非局域條件下傳輸中保持形狀不變的特殊旋轉光束。 這些結果將進一步揭示了振盪型非局域和其他非局域系統中的非線性動力學特性，發掘了空間孤子在光信息傳輸與處理中的潛在套用。通過這些工作，四年期間課題組共發表SCI收錄論文11篇，其中中科院分區一區論文2篇，二區論文8篇，平均影響因子達到3.066。期間有1名研究生獲得博士學位，12名研究生獲得碩士學位。
