采用复势控制金兹堡-朗道耗散空间光孤子传输的研究

Spatial optical solitons have potential applications in optical information due to their stable wave envelope. Dissipative solitons widely exist in many systems, e.g. the Ginzburg-Landau nonlinear system. In general, the feature spectrum of dissipative solitons exhibits discrete change under the action of disturbing signal, which is important for it in applying to the all optical communication and device.. In this project, we study the dissipative soliton by use of complex potential in the Ginzburg-Landau system. We focus on analyze the effects of the depth, shape, and period of the complex potential on the dissipative soliton propagation. We will display mainly soliton properties, such as stability, surface state, drift, interaction, and vortex, from one- to three dimensional cases and from the fundamental to higher order states. These obtained results are also widely important in many physical systems, including optics, superconductivity, plasmas, Bose-Einstein condensate, etc. since the Ginzburg-Landau system occurs in them.

空间光孤子由于具有稳定波包而在光信息领域有重要应用前景。耗散空间光孤子广泛存在于金兹堡-朗道( Ginzburg-Landau）等许多重要耗散系统，其特征参量在扰动信号作用时一般体现出特征谱变化的离散性，这种现象在全光通信和全光器件方面有巨大的应用价值。. 本项目基于常见的激光腔系统— 3-5 阶非线性金兹堡- 朗道方程描述的耗散系统，研究复势控制耗散空间光孤子的传输特性。重点分析复势的强度、形状、周期等因素对耗散空间光孤子的影响，拟揭示从一维到三维、从基态到高阶的耗散空间光孤子的稳定性、表面态特性、横向移动性、相互作用性和漩涡性等特性。鉴于金兹堡-朗道耗散系统广泛存在于光学、超导、等离子体和Bose-Einstein凝聚等物理领域，故拟获得成果将具有重要而深远的意义。

空间光孤子具有固定空间形状的波包，它作为最基本信息单元对光在未来信息传输及处理领域有着潜在的应用价值，因此，开展深入研究空间孤子是十分必要的。基于各种非线性系统研究耗散空间光孤子已引起了广泛的关注，而采用各种复势来控制耗散空间孤子的研究仍需要开拓。.本项目基本按照项目书的要求开展研究工作，也拓展一些研究内容。项目共发表了19篇SCI论文、1篇EI论文和完成3件专利，其中发表SCI二区论文12篇。发表的SCI论文包括在Phys. Rev. A、Nonl. Dynam.、Result in Phys.、New Journal of Physics、Opt. Exp.、Chaos,Solitons and Fractals、J. Opt. Soc. Am. B.等国际权威SCI刊物；SCI总体影响因子高，平均每篇影响因子(IF)约为2.8。.主要研究内容包括：.（1）采用复势、利用非均匀有效扩散效应、利用分数阶衍射效应和反三阶非线性效应控制耗散孤子传输的研究；（2）研究在各种介质中不同光束的自加速和旋转特性，包括在梯度折射率介质中因斯高斯光束的自加速、在二阶折射率介质中椭圆漩涡光波自加速、在三维强非局域非线性中厄米可变函数高斯光束的自加速、在三维强非局域非线性介质中研究了啁啾艾里高斯漩涡光波的旋转；（3）利用飞秒脉冲激光激发 Cu 掺杂 ZnO 纳米棒，研究其非线性光学性质和激发机制；（4）基于分数阶衍射的非线性薛定谔方程描述的介质，研究在局域谐振势作用下光波稳定传输的特性；（5）基于任意可变双折射以及平均化有效Manakov非线性的系统，揭示相互正交偏振和携带光波矢量的两部分光束在空间共同传输的特性；（6）研发一种用于检测透镜中心偏离的装置、一种渐变折射率纳米结构结合纳米透镜的LED结构和制备方法。. 该研究成果对将来光信息处理技术和光器件的研发提供重要理论依据，也为超导、等离子体、Bose-Einstein 凝聚和量子场理论等相关物理系统提供理论参考。