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．     

三维复合势下的玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子结构及操控

基于二维抛物势、一维光晶格势和二维高斯势所组成的复合势,讨论了一个具有层状结构并带有增益的三维玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子结构.应用能量泛函和直接数值仿真,得到了暗孤子结构在关键参量空间中的稳定性区域,并分析了暗孤子结构的动力学性质.结果发现:在线性增益的作用下,暗孤子结构的振幅和脉宽实现了同步变化,这为通过增益调制来控制物质波孤子的动力学行为提供了一种思路.而且,对不同原子数比例下的暗孤子结构的中心位置进行了成功操控,这将对量子信息的存储和处理起到一定的理论指导作用.     

复合势下三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子及其自旋纹理

为了充分揭示复合势下三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子的动力学性质及自旋纹理结构,运用能量泛函方法和直接数值仿真耦合Gross-Pitaevskii方程组,在三维抛物势和二维高斯势组成的复合势下构造了多种带有不同拓扑结构因子稳定的自旋为1的三维铁磁态旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子,并分析了它们的动力学特性.选择其中一种暗孤子作为例子,分析了其在关键参量空间中的稳定性,得到了稳定性区域.然后通过计算暗孤子的自旋密度矢量,得到了指向自旋消失圆的三维环形自旋纹理结构和自旋密度矢量大小随空间变化的分布.这为更好地理解玻色-爱因斯坦凝聚的磁性性质提供了帮助,也为实验上实现三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子提供了理论依据.     

自相互作用玻色-爱因斯坦凝聚系统的涡旋解

 为了更好地研究玻色-爱因斯坦凝聚系统GP方程的涡旋解,使用涡旋解的数值分析解算出了自相互作用玻色-爱因斯坦凝聚系统中状态稳定的单个涡旋的能量,并与以前算出的能量作了比较,数值相差很小,证明了此涡旋解的数值分析解是正确的.     

一维光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚的粒子数分布

对捕陷在三维轴对称谐振势阱叠加一维光晶格的组合势中的玻色凝聚气体,基于平均场Gross-Pitae-vskii方程理论,并运用G-P能量泛函和变分方法,得出了非线性薛定谔方程的一维形式,运用数值计算的方法,研究了组合势中子凝聚体的粒子数分布与光晶格深度之间的关系,同时分析了磁势阱对子凝聚体粒子数分布的影响。     

凝聚体隙孤子的动力控制

发展了研究光晶格中波色-爱因斯坦凝聚体线性与非线性激发动力学性质的系统控制方法,得到了周期势下波色-爱因斯坦凝聚体孤子解析解和典型色散关系.通过对孤子解析解的分析,发现原子相互作用强度对波色-爱因斯坦凝聚体孤子的动力学性质有重要影响.     

一类带无界势的非线性Schrdinger方程的整体解

对于描述玻色-爱因斯坦凝聚的带无界势的非线性Schrdinger方程,证明了解整体存在的充分条件,并且该条件与方程的基态解密切相关.     

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.     

磁场中带电自相互作用玻色-爱因斯坦凝聚系统的涡旋能量

使用玻色—爱因斯坦凝聚系统GP方程的涡旋解的数值分析解算出了在磁场中带电自相互作用玻色—爱因斯坦凝聚系统中状态稳定的单个涡旋的能量,这对进一步研究处在磁场中的带电涡旋态是有利的。     

玻色-爱因斯坦凝聚体中的三角涡旋格子

 讨论了玻色-爱因斯坦凝聚体中的三角涡旋格子,从磁光阱里玻色-爱因斯坦凝聚体波函数满足的Gross-Pitaevskii方程求出三角格子的解,并简要解释了相关实验观察结果.     

Observation of two-dimensional discrete solitons in optically induced nonlinear photonic lattices

Nonlinear periodic lattices occur in a large variety of systems, such as biological molecules, nonlinear optical waveguides, solid-state systems and Bose-Einstein condensates. The underlying dynamics in these systems is dominated by the interplay between tunnelling between adjacent potential wells and nonlinearity. A balance between these two effects can result in a self-localized state: a lattice or 'discrete' soliton. Direct observation of lattice solitons has so far been limited to one-dimensional systems, namely in arrays of nonlinear optical waveguides. However, many fundamental features are expected to occur in higher dimensions, such as vortex lattice solitons, bright lattice solitons that carry angular momentum, and three-dimensional collisions between lattice solitons. Here, we report the experimental observation of two-dimensional (2D) lattice solitons. We use optical induction, the interference of two or more plane waves in a photosensitive material, to create a 2D photonic lattice in which the solitons form. Our results pave the way for the realization of a variety of nonlinear localization phenomena in photonic lattices and crystals. Finally, our observation directly relates to the proposed lattice solitons in Bose-Einstein condensates, which can be observed in optically induced periodic potentials.     

非线性非局域光格子中的高阶光学模式及其稳定性

讨论了非线性非局域光格子中奇、偶及其各类高阶光孤子的能流随传输常数的变化,特别讨论存在于非线性非局域光格子中的第三、第四扭转孤子的高阶光学模式,并从中分析了孤子振幅随格子调制深度p和线性非局域响应参数d的变化趋势.同时利用线性稳定性方法讨论它们的稳定性,结果表明,它们的不稳定范围有所扩大.由于光格子对全光控制技术有着潜在的应用价值,所以这些结果可以为未来全光控制技术提供最新的理论依据.     

一维,二维和三维对称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一维,二维和三维对称情形下双色型光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚中局域化态的稳定性.首先采用高斯型试探波函数得出了三种维度下稳定性分析所需要的有效势能表达式.其次根据有效势能是否具有局域最小值来判断体系是否具有稳定状态,结果表明,双色型光晶格强度,两体,三体和高阶相互作用在稳定性中所起的作用是不同的,两体和高阶相互作用对体系的稳定性有决定性作用,而三体和晶格强度只对稳定性起调节作用,在有些情况下这种调节作用是必须的.最后给出了参数相空间中的稳定区域.     

双模激光场中原子势场研究

应用一阶玻恩近似理论,分别利用Yukawa势、静电屏蔽势及光学模型势对双模激光场中电子-氩原子散射的微分散射截面进行了研究计算.从计算结果可以看出,极化和交换效应在散射过程中起着重要作用,同时也表明光学模型势能够准确的描述激光场中的原子势场.     

平脉动孤波传输特性的研究

基于五次复系数Ginzburg-Landau方程,对平脉动孤波的传输特性进行了详细的研究,研究表明:平脉动孤波的传输特性对高阶非线性效应非常敏感,即使某参数改变很小的值,也会改变其周期特性;此外,一定值的三阶色散可以消除平脉动孤波的周期特性,使它变为形状保持不变的孤子继续传输;最后,当两相邻平脉动孤渡的间距小到一定程度时,它们之间就会产生强烈的相互作用,且采用不等相位输入法可以很好抑制这种相互作用,使两脉冲保持稳定的传输.     

饱和非线性超晶格中带隙孤子的特性研究

利用光谱重构法求解了聚焦饱和非线性超晶格半无穷带隙中的基模孤子，并研究了饱和程度和超晶格势场的相对强度对孤子的功率、稳定性的影响。研究结果表明：对于给定相对强度的超晶格势场，当饱和程度较低时，孤子在高功率区域不稳定，并且孤子的稳定范围随着饱和程度的增大而变宽；当饱和程度较高时，孤子功率随传播常数增大快速增大，但孤子是稳定的。此外，对于给定的低饱和程度，孤子的稳定范围随着超晶格中低频格子相对强度的增大而变宽。     

Formation and propagation of matter-wave soliton trains

Attraction between the atoms of a Bose-Einstein condensate renders it unstable to collapse, although a condensate with a limited number of atoms can be stabilized by confinement in an atom trap. However, beyond this number the condensate collapses. Condensates constrained to one-dimensional motion with attractive interactions are predicted to form stable solitons, in which the attractive forces exactly compensate for wave-packet dispersion. Here we report the formation of bright solitons of (7)Li atoms in a quasi-one-dimensional optical trap, by magnetically tuning the interactions in a stable Bose-Einstein condensate from repulsive to attractive. The solitons are set in motion by offsetting the optical potential, and are observed to propagate in the potential for many oscillatory cycles without spreading. We observe a soliton train, containing many solitons; repulsive interactions between neighbouring solitons are inferred from their motion.     

Cavity solitons as pixels in semiconductor microcavities

Cavity solitons are localized intensity peaks that can form in a homogeneous background of radiation. They are generated by shining laser pulses into optical cavities that contain a nonlinear medium driven by a coherent field (holding beam). The ability to switch cavity solitons on and off and to control their location and motion by applying laser pulses makes them interesting as potential 'pixels' for reconfigurable arrays or all-optical processing units. Theoretical work on cavity solitons has stimulated a variety of experiments in macroscopic cavities and in systems with optical feedback. But for practical devices, it is desirable to generate cavity solitons in semiconductor structures, which would allow fast response and miniaturization. The existence of cavity solitons in semiconductor microcavities has been predicted theoretically, and precursors of cavity solitons have been observed, but clear experimental realization has been hindered by boundary-dependence of the resulting optical patterns-cavity solitons should be self-confined. Here we demonstrate the generation of cavity solitons in vertical cavity semiconductor microresonators that are electrically pumped above transparency but slightly below lasing threshold. We show that the generated optical spots can be written, erased and manipulated as objects independent of each other and of the boundary. Numerical simulations allow for a clearer interpretation of experimental results.     

损耗对双折射光纤中孤子相互作用的影响

利用变分原理了有损耗的情况下双折射光纤中孤子间的相互作用，发现损耗减弱了孤子间的相互作用，但同时使光纤中继间隔缩短，这就为实际应用中如何控制孤子间的相互作用了一定理论依据。