研究目的
研究通过拓扑控制（TC）在三次非线性材料中对非线性光学过程的调控，重点关注色散激波（DSWs）、畸形波（RWs）与孤子气体（SGs）之间的转变。
研究成果
该研究成功展示了一种通过拓扑控制非线性光学过程的新技术，实现了色散冲击波、畸形波与孤子气体之间的状态转换。该方法为极端波的产生机制提供了新见解，并可推广至其他非线性现象研究。
研究不足
该研究仅限于三阶非线性材料及非线性薛定谔方程适用的具体条件。实验实现仅针对光折变晶体，可能限制了研究结果对其他非线性介质的普适性。
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 光学非线性波的拓扑控制
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 光学非线性波的拓扑控制
DOI：10.1109/CLEOE-EQEC.2019.8872243
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
控制非线性光学过程是光子学领域的重要挑战。冲击波、畸形波和孤子广泛存在于从光学到流体力学的各个领域。当前研究致力于开发调控极端波形的先进技术，并探索诱导波形相互转化的条件。我们提出了一种新策略，用于在光传播受非线性薛定谔方程（NLSE）支配的三阶非线性材料中，对激光束进行监测、调控或调谐。该方法称为拓扑控制（TC）。其原理基于波包振荡相位数量与通过黎曼θ函数关联NLSE解的环面曲面亏格之间的一一对应关系[1]。在聚焦克尔介质中，对于箱形波而言，TC技术可实现从色散冲击波（DSW）、畸形波（RW）到孤子气体（SG）的相变控制。我们证明该方法在光折变晶体中具有实验可行性[2]——具体通过利用光折变非线性的参数时变性来塑造渐近波形轮廓，并通过调控非线性和色散等随时间变化的传播系数，对状态图[图1(a)]各区域进行探索，从而观测非线性波演化过程中的所有相态[图1(b)]。这项新技术不仅揭示了聚焦DSW和RW的产生机制，还可拓展应用于从经典到量子的诸多非线性现象研究。
作者：
Giulia Marcucci，Davide Pierangeli，Aharon J. Agranat，Eugenio DelRe，Claudio Conti
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