答辩公告
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文兵答辩公告
浏览次数:日期:2019-03-28编辑:研究生教务办1

答辩公告


论文题目

Airy激光产生孤子的操控研究

答辩人

文兵

指导教师

傅喜泉

答辩委员会

主席

唐志祥

学科专业

计算机应用技术

学院

信息科学与工程学院

答辩地点

软件楼203

答辩时间

20193月30

1000

学位论文简介

1.利用薛定谔方程研究单束Airy光束通过强非局域非线性介质时,所脱落的孤子的分裂及偏转控制机理。

两种空间位置相反的Airy光束在强非局域非线性介质中不同非局域系数、振幅和截断系数条件下所产生的脱落孤子演化。研究发现:当光束的截断系数减小、介质的非局域系数减小和振幅增大时,正Airy光束不但旁瓣能产生脱落孤子,其主峰能够产生脱落孤子。而无论非局域系数、截断系数和振幅如何变化,反Airy光束的其它旁瓣都不能产生脱落孤子,其只能在主峰处产生一个脱落孤子。因此,我们可以通过调控Airy光束的截断系数、介质的非局域系数和振幅来操控脱落孤子的分束机理。

2.利用单个薛定谔方程研究了两束相同振幅的正反airy光束在高阶非线性介质中相互缠绕的机理。

利用用一束光来操控另外一束光的方法,一直以来是一个非常活跃的研究领域。其中的一个非常有用的方法是利用一个强度一样的光束来通过相互作用和高阶效应的共同作用。当距离较近的两束相同振幅的光孤子平行入射到非线性介质中,在传输一段距离后,两个光孤子会融合成一个周期性变化的缠绕孤子。本文进一步研究了高阶效应对Airy激光所脱落孤子的控制。研究结果发现:Kerr介质中正反Airy光束由于相互作用,将产生类似于DNA结构的缠绕孤子,通过调整初始输入的振幅和间距,可以影响缠绕孤子的特性。另外发现当存在单个高阶效应三阶色散,拉曼,自陡或者同时存在多个高阶效应时,缠绕孤子在时域和频域的演化会发生很大影响。

3.提出了一种研究强光对弱光俘获的解析研究方法(距方法).

利用耦合非线性方程从解析方法(矩方法)和数值模拟两种互补方法研究了强孤子对弱孤子的俘获及诱导机理。孤子如果峰值功率比较弱,介质的非线性效应对光束中传输的激光根本不起作用。但是我们可以通过让弱孤子和另外一束强孤子共同传输,交叉相位调制会导致弱孤子会被强孤子俘获出一个孤子。所俘获的孤子在高阶效应的作用下会发生偏转和频移。首先我们通过据矩方法,从理论上分析五种不同的矩参数,发现了在考虑高阶效应的情况下,被俘获孤子的一些演化规律。此外我们还用数值详细的模拟了被俘获孤子的时域和频域演化规律。数值结果表明:三阶色散只能够影响被俘获孤子的中心位置而不能改变其频谱;腔内拉曼散射导致被俘获孤子发生频率红移并且能改变其光谱结构,因此在光谱的后沿产生了一个非对称的震荡结构。自陡效应主要改变了红移部分光谱的分布,但是对蓝移部分光谱的分布影响不大。另外我们进一步讨论了三阶色散以及自陡对拉曼频移所产生的增强或者抑制作用。很多激光在光纤中传输时,逐渐会演变为孤子。

4.利用耦合非线性方程研究了强孤子对弱Airy光束的俘获及偏转和频移控制机理。

利用耦合非线性方程研究了强孤子对弱Airy光束的俘获及偏转和频移控制机理。当一个低功率Airy脉冲和一个高功率孤子脉冲同时在光纤中进行传播时,我们从数值上研究了在包括三阶色散,拉曼散射和自陡在内的高阶效应的影响下,Airy脉冲的演化规律。我们发现,由于受到交叉相位调制的影响,会从Airy脉冲中产生脱落孤子。三阶色散只会影响脱落孤子的中心位置,而不会改变其光谱结构。Airy脉冲的三阶色散和自陡系数可以被用来操控拉曼诱发的频移。根据演示,我们发现,拉曼频移明显受到正的三阶色散,自陡,以及一个小的截断系数的抑制作用,但是负的三阶色散以及较大的截断系数对其有促进作用。此外,我们把三阶色散,拉曼以及自陡对Airy脉冲和孤子脉冲的演化所做的同时贡献,分别进行了比较性的研究。结果显示,有限能量Airy脉冲除了产生传统的拉曼孤子外,还产生了一些静态孤子,并且,整个光谱不仅朝着传统的红移方向扩大,还朝着蓝移方向扩展。

主要学术成果

[1] Evolution of finite-energy Airy pulse interaction with high-power soliton pulse in optical fiber with higher-order effects.Optik,152, 61-68(2018).(第一作者,SCI 收录)

[2] 强非局域非线性介质中两种空间位置相反Airy光束产生的脱落孤子演化. 激光与光电子学进展。55,041902(2018).(第一作者,CSCD收录)

[3] Airy缠绕孤子的产生及操控.红外与激光工程 (第一作者,EI 录用)

[4] Influence of high-order effects on the evolution of  trapped soliton pumped by high-power pulse.(submitted,第一作者)