研究目的
研究孤立折射率阱中的阈值效应和亚稳态，以探索其在数据操控与存储光学技术中的新应用。
研究成果
该研究成功展示了单折射率势阱中的阈值效应及亚稳态的产生，为光学数据的操控提供了新见解。研究结果表明其在光子技术领域具有潜在应用价值，但仍需进一步的实验验证。
研究不足
该研究依赖于数值模拟，可能无法完全捕捉实验设置中存在的所有物理现象。所提出的非线性波导在实际应用中的实际制造和实施可能会面临挑战。
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 孤立折射率阱中的阈值效应与亚稳态
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 孤立折射率阱中的阈值效应与亚稳态
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8873159
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
在量子力学中，弹射波包与靶标碰撞后产生的阈值效应及后续俘获现象普遍存在。非线性光学中，孤子（S）与色散波（DW）的相互作用展现出与波包散射相似的特性，并为全光控制提供了途径[1]。然而当束缚态本征值接近连续谱时，类似量子力学势散射中的阈值效应，以及由散射共振产生的亚稳态等现象并未直接显现——这些现象对光数据存储与操控技术具有重要研究价值。本研究利用精心设计且可制备的非线性波导[2]，通过孤子诱导的折射率变化实现了量子力学势阱的全光模拟。除阈值效应外，该系统还呈现出能工程化调控寿命的亚稳态意外俘获机制。观测上述效应需使S与DW以近乎相同的群速度共传播。实验装置由正常色散区（N1?N3）与反常色散区（A1, A2）交替排列构成，其群延迟与群速度色散特性如图1(a,b)所示。我们采用单向传播方程对解析信号进行数值模拟[3]：首先展示A2区"弹射"DW与A1区"靶标"孤子碰撞时的阈值效应——表现为透射DW能量占比峰值（图1(c)），并在DW中心频率定义的整数势强νeff处实现无反射传输（图1(d)）；阈值外时，反射DW分量的干涉会产生多分支波列（图1(e)）。频谱图1(h,i)显示，DW在S区内呈现的时域结构与νeff最接近的准束缚态相似。其次发现N3区发射的DW与A1区孤子碰撞后，部分频率下移至与孤子群速度匹配的A2区范围，这些下移分量将孤子视为时域势阱而被束缚。俘获态与相邻正常色散区的非零重叠导致其衰减，从而形成亚稳态。亚稳态的俘获与衰减过程（图1(f,j)）可能引发巨大时延（图1(g,k)）。我们还观测到不同反常色散区非对称孤子碰撞时的无反射传输、全反射（反弹）及俘获现象。除提供量子类比系统的基础价值外，该研究或将为全光数据操控等光学技术开辟新应用途径。
作者：
Oliver Melchert，Ihar Babushkin，Uwe Morgner，Ayhan Demircan
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