(1+1)维光折变亮屏蔽孤子相互作用的数值分析

利用束传播法对(1 1)维光折变亮屏蔽孤子间的相互作用进行了详细地数值模拟研究.结果表明两同相孤子相互吸引,并伴有孤子融合现象,且孤子融合发生时的作用距离随着孤子初始间距的增大而增大;两反相孤子相互排斥,且排斥作用随着孤子初始间距的减小而增强;当两孤子的相位差位于区间(0,π)和(-π,0)中时,其相互作用过程将伴有能量转移,但两区间内能量转移的方向相反,并表现出反转对称性;由于孤子间的距离和相对相位对孤子间的相互作用均有很大的影响,因此多个孤子间的相互作用过程非常复杂,但可以通过分析相邻孤子间的相互作用对其进行定性的预测.     

高斯光束在有外电场的双光子光伏光折变材料中的演化

为了得到一束高斯光束和两束高斯光束的相互作用在有外电场的双光子光伏光折变材料中的演化结果,将高斯光束作为入射波,采用数值方法求解波传播方程。研究结果表明:在外加电场、光强峰值分别与晶体参量匹配的情况下,一束高斯光束能演化为稳定的屏蔽光伏明孤子,而在不匹配时,一束高斯光束在传播过程中则呈现周期性压缩或膨胀现象。同时也发现:在作用距离范围内,同相位的两高斯光束相互吸引,并伴随有融合现象;而相位相反的两高斯光束相互排斥,且其排斥作用随着光束初始间距的减小而增加,当两高斯光束的相位差位于区间(0,π)和(-π,0)时,其相互作用过程中伴有能量的转移,两区间中能量转移方向相反。     

光纤孤子间的相互作用

用最小作用量原理导出了非线性Schr?dinger方程两个孤子间的相互作用它作为孤子间距△与初位相差δ的函数揭示出来，当两个孤子δ<π/2时相互吸引,δ>π/2时相互排斥，δ=π/2时几乎不存在相互作用；相互作用的大小随△的增大而指数地衰减.本文的结果与实验的定量比较表明两者符合甚好     

耦合暗孤子在自散焦介质中的传输特性

空间光孤子是介质衍射效应和非线性效应相平衡的结果。当两束非相干光在非线性介质中传输时,两孤子发生交叠而产生相互作用,本文研究自散焦介质中非相干耦合暗孤子对的传输特性和相互作用。基于描述光束传播的耦合非线性薛定谔方程组,利用变分法,首先得到了自散焦克尔介质中传输的两暗孤子的幅值、横向中心位置坐标、速度和相位随传输距离变化的参数演化方程组,讨论了孤子参数演化的规律。然后,为分析孤子间相互作用,导出了两幅值相等的暗孤子在传输过程中孤子间距随传输距离的变化规律,作出了孤子对传输图像和相互作用图像,最后导出了孤子间相互作用势能和相互作用力的表达式,并利用图像详细分析了孤子间的相互作用特性。研究结果表明:无损耗情况下,孤子的幅值不受耦合作用的影响,传输过程中保持不变;耦合相互作用使两孤子横向中心位置坐标发生明显漂移,当两孤子间距较小时,孤子间距随传输距离作变速变化,变化速率与孤子的幅值和耦合程度有关,当两孤子间距趋近于零时,孤子间距随传输距离呈匀速的稳定变化;暗孤子间的相互作用力为排斥力,随着孤子间距增大,排斥力先增大后减小,而相互作用势能一直逐渐减小,当孤子间距增至4.5附近时,孤子间势能减小到几乎为零。     

飞秒暗孤子间相互作用的数值研究

通过数值模拟对飞秒暗孤子间的相互作用进行了研究，并且同飞秒亮孤子和皮秒暗孤子分别进行了比较，结果表明：同飞秒亮孤子相比，飞秒暗孤子间的相互作用比较小，前者表现为相互吸引、碰撞、合二为一，然后相互排斥，不具有周期性；而后者从一开始就相互排斥，且这种排斥作用较亮孤子来说相当微弱，同样也不具有周期性。此外，数值模拟的结果还表明，飞秒暗孤子间的相互作用同皮秒尺度下暗孤子间的相互作用基本一致，并且通过计算表明，飞秒暗孤子间的相互作用在一定范围内仍可利用皮秒尺度下暗孤子间相互作用的经验公式。但是，数值模拟结果显示，两孤子的初始间距越小，由经验公式计算结果所带来的误差就越大。     

光诱导平面波导阵列中离散空间光孤子的相干相互作用

采用Petviashvili迭代法对光诱导平面波导阵列中的一维离散空间光孤子进行求解,利用分步束传播法对离散空间光孤子间的相干相互作用进行了详细的数值模拟.探讨了离散孤子间的相位差、孤子光强、波导阵列写入光的强度和周期以及外加电场对相互作用过程的影响.结果表明：离散孤子间的相位差对相互作用的影响与连续介质中的情况类似,不同相位差情况下的相互作用也表现为吸引、排斥以及能量转移等现象.同时,离散孤子间的相干相互作用过程(如融合距离和排斥间距等)均会受到孤子光强、波导阵列写入光的强度和周期以及外加电场大小的影响 关键词： 光诱导平面波导阵列 离散空间光孤子 相干相互作用     

微扰变分法对光折变空间孤子相互作用的研究

利用微扰变分法研究了光折变屏蔽孤子的相干相互作用,得出了光折变空间屏蔽孤子在晶体中同相相互作用时发生第一次碰撞的位置和碰撞周期解析表达式,并对孤子同相和反相相互作用的物理机制进行了分析.研究结果表明:当两孤子尾部交叠时就会发生相互作用,相互作用力的大小与孤子的相对强度、相对间距以及晶体外加电场的大小有关.孤子的相对强度越大、相对间距越小以及晶体外加电场越强,孤子间相互作用力越大;相互作用力的性质与初始相位差有关,同相相互吸引,反相相互排斥.     

飞秒光脉冲间相互作用的数值研究

通过数值模拟对飞秒光脉冲间的相互作用进行了研究,结果表明：飞秒孤子的相互作用与常规的皮秒孤子间的相互作用不同。后者在孤子间距较小的情况下,相互作用表现为周期性离合,而前者的相互作用更严重,在初始阶段其相互作用与皮秒孤子一致,而当两孤子合二为一后,一直处于排斥状态,孤子间距传输距离增加而增加,这在通信系统中将造成更大的误码率,传统的不等振幅法在一定程度上可有效地抑制飞秒孤子的相互作用。     

高斯型空间光孤子相互作用的数值研究

 通过数值模拟的方法，对高斯孤子在对数型饱和非线性介质中的相互作用进行了研究，考查了两光束间的相对振幅和相对相位对其相互作用的影响。结果表明：高斯孤子之间的相互作用敏感地依赖于两光束间的相对振幅和相对相位。在不同的振幅差异范围内，光束间的主要作用交替地表现为相互排斥和相互吸引，并由于高斯孤子的不稳定性，导致了光束在碰撞后以一种尺寸周期性变化的呼吸模式传输。随着相对相位的增大，两光束间始终持续地表现出强烈的排斥作用，直到相对相位增加到一个2π周期之后。而且碰撞之后，光束也都以呼吸模式进行传输，其分离的角度越大，呼吸就越明显。     

量子点中两耦合时间矢量光孤子的碰撞特性

构建一个由一束弱线性偏振探测光场在与其平行的磁场作用下形成的两正交偏振分量,联合两束强耦合控制光场与半导体单量子点相互作用所形成的四能级半导体量子点电磁感应透明介质模型,利用多重尺度法,解析地研究了该半导体量子点电磁感应透明介质中的两耦合时间矢量光孤子的稳定性及其碰撞特性。结果发现,该体系中两耦合时间矢量光孤子的碰撞特性与其初始相位差有关;当两孤子分量为同相或反相时,孤子间会呈现出近弹性碰撞且无能量转移;而当孤子分量间初始相位差为π2时,两孤子则会在融合之后再彼此分离且出现能量转移。     

Numerical study of 2+1 dimensional sine-Gordon solitons

Numerical studies of the dynamics of sine-Gordon solitons in two spatial dimensions are presented. New results like 4π-break up, “soliton-on-soliton effect”, and scattering at a circular inhomogeneity for line solitons on large-area Josephson junctions are reported. For elliptic ring solitons we find oscillating eccentricity between the major axes in the pulson phase. Colliding non-concentric ring solitons are shown to form larger oval ring solitons or to repel each other. This new effect is qualitatively explained in terms of the 4π-break up for line solitons.     

Anomalous interactions of spatial gap solitons in optically induced photonic lattices

We demonstrate coherent interactions between spatial gap solitons in optically induced photonic lattices. Because of the "staggered" phase structures, two in-phase (out-of-phase) bright gap solitons can repel (attract) each other at close proximity, in contrast to soliton interaction in homogeneous media. A reversal of energy transfer direction and a transition between attractive and repulsive interaction forces can be obtained solely by changing the initial soliton separation relative to the lattice spacing.     

Interactions of dark solitons in photovoltaic photorefractive crystals with diffusion nonlinearity

We investigate the interaction of spatial dark optical soliton pair in open-circuit photovoltaic photorefractive crystals by considering the effect of background light and diffusion nonlinearity. We show that the spatial dark solitons repel each other and travel along different trajectories for the coherent interactions that one undergoes reflection and the other one deflects significantly when they are closely overlapped, and the dark solitons attract and deflect simultaneously along a parabolic trajectory for the case of incoherent interactions. The deflection distance depends on the intensities and the initial separation between the dark solitons.     

Self-deflection of partially spatially incoherent beams and solitons in photovoltaic photorefractive crystals

By considering the effect of background light and diffusion, the self-deflection process of partially spatially incoherent (PSIC) beams and photovoltaic (PV) solitons in open-circuit PV photorefractive crystals has been investigated by employing numerical method and the perturbation technique, respectively. The results from the two approaches are in good agreement: the center of PSIC PV solitons moves on a parabolic trajectory, which is similar to those of coherent solitons. In addition, we also discuss that the dependence of self-deflection effect on the coherent parameter θ₀ and find it is slight relative to θ₀ for quasi-soliton but decreases monotonously with θ₀ for PSIC beam.     

色散补偿光纤通信系统中孤子之间的相互作用

采用变分原理与位力定理研究了非线性光通信系统色散补偿方案中,相邻孤子之间的相互作用对孤子传输特性的影响。结果表明:在相位匹配与等幅孤子注入时,在普通单模光纤中这两个孤子先相互吸引,而后又相互排斥,显现周期性碰撞的变化规律,形成束缚孤子态,而在色散补偿光纤中传输的孤子之间不发生碰撞;对相位不匹配与等幅孤子注入,孤子之间发生分离;对相位匹配和不等幅孤子注入,在色散补偿光纤中传输的孤子,如果初始间隔φ0越小,应注入较大的初始幅值差η0,以利于孤子的传输。     

Interactions between Components of Various Vector Solitons in Bose-Einstein Condensates

We investigate the interactions between components of various vector solitons in Bos-Einstein condensates by means of the least action principle, and derive the effective potentials for different vector solitons, which indicate that the interactions are of short range, and may be repulsive or attractive decided by the different intra- and inter-species interactions in such a system. In the case of attraction, the two solitons will oscillate about and pass through each other around the equilibrium state. The comparison of analytical results with mumertical simulation is presented.     

Compression of bright bound soliton trains in the Bose-Einstein condensates with exponentially time-dependent atomic scattering length in an expulsive parabolic potential

Three types of two bright bound solitons with increasing coherence are investigated in the Bose-Einstein condensates (BECs) with the exponentially time-dependent interparticle interaction in an expulsive parabolic potential. Two methods are provided with symbolic computation to improve the number of matter density peaks within the given temporal range before the collapse of the solitons under the one-dimensional approximation: (i) enhancing the axial harmonic oscillator frequency; (ii) increasing the initial coherence of the bound solitons. Compression of the three- and four-bright-bound-soliton trains is presented. Estimation of the net binding forces among the bound solitons gives an explanation for the interaction patterns if the coherence of the bound state is limited. Our investigation theoretically reveals the existence of the bright bound solitons in the BECs and analyzes their complex interactions.