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oe1(光电查) - 科学论文

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  • [IEEE 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) - 铌酸锂纳米波导中的二次孤子及其与色散波的相互作用

    摘要： 铌酸锂（LN）纳米波导结合了LN材料的高非线性与宽带透明特性，以及几何群速度色散（GVD）的灵敏可调性和亚波长波导的强场增强效应。这些特性使新兴的LN纳米波导成为研究二次时间孤子动力学及孤子与色散波相互作用驱动频率转换过程的理想载体。已知时间孤子因三次非线性产生的共振辐射（RR）是超连续谱生成的关键机制之一，近期关于三次孤子与二次非线性相互作用的研究发现了可调谐RR的新机制。本研究从理论上分析了LN纳米波导中的亮时间二次孤子——由基频（FH）与二次谐波（SH）频率的两个共传播脉冲构成，通过非线性介质介导的脉冲相互作用实现孤子形成所需的自相位调制。采用慢变包络近似，FH与SH的归一化场由耦合非线性方程描述。当两谐波经历同号群速度色散（GVD）时，结构可支持二次孤子存在。LN纳米波导中可激发峰值功率低于100W的亚皮秒孤子。我们分析了FH/SH非恒定GVD导致的不同RR辐射机制，以及孤子与色散波相互作用驱动的三波混频（TWM）辐射。模拟结果与理论预测的RR现象相符，这些发现揭示了LN纳米波导中时间二次孤子激发的可行性，以及与频率转换和超连续谱生成相关的新型RR机制。

    关键词： 色散波、频率转换、共振辐射、纳米波导、超连续谱产生、铌酸锂、二次孤子

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [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

    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。

    关键词： 孤子、孤立折射率阱、色散波、亚稳态、非线性光学、阈值效应

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 正弦变化深度的一维波导中纵波的传播

    摘要： 本文研究了具有正弦变化深度的一维波导中纵向弹性波的传播。进一步探索了此类波导设计的不同类型，以了解其衰减群速度及振幅的能力。研究考虑了三种正弦变化深度的平面波导构型（凸形、凹形及全形）及其组合变体——其沿波导长度的分段深度由振幅参数??和半周期p的正弦函数建模，由此导出了含变系数的控制微分方程。为研究这些非均匀波导中的纵向波传播，开发了一种能给出精确刚度矩阵的新型超收敛有限元公式。除波传播分析外，还研究了这些波导的静态及自由振动特性。通过商业有限元软件Abaqus验证了所采用的超收敛有限元公式。 在波传播分析的第一部分，研究了三种正弦变化深度平面波导构型在不同??值下衰减高振幅高频波的能力。随后考察了四种凸-凹组合波导以实现更优衰减效果。接着通过正弦函数和多项式幂律改变波导分段参数??和p（沿波导长度变化），探究这种梯度变化相比参数恒定的平面波导是否能获得更好的能量吸收特性。最后部分，在均匀波导中部插入特定长度的非均匀杆件，研究改变均匀波导纵向波传播特性的可能性。 分析结果表明：这些构型中纵向波的群速度与振幅随空间及频率显著变化（尤其在高??值时）。凹形和全形波导显著延迟纵向波传播，表现为反射波在设定大时间窗内出现更晚；凸形波导及其变体则显著降低波幅?；谡庑┙峁?，提出若干具有显著衰减特性的波导设计方案。

    关键词： 正弦深度变化，超收敛有限元，凸形波导，非均匀波导，纵波传播，色散波

    更新于2025-09-11 14:15:04