受限非均匀介质中的量子光学和非线性光学现象研究

The project investigates the quantized and nonlinear optical phenomena in confined inhomogenous media and their applications in the fields of the optical image technique, the next generation optical sources, as well as all-light information processing and all-light computations. Such studies try to provide the theoretical basis for the development and optimal designs of the corresponding applications and the devices.

该项目研究受限非均匀和或非线性介质中电磁波传播的解析与数值解，以及这类电磁波相关的经典和量子光学现象，旨在理解和掌握其中的规律和特征，及其这些规律和特性在光学成像和信息处理器件方面的应用，并提出相应的新方案。该项目的研究为高精度光学测量技术、新一代光学成像技术、下一代高速大容量光通讯、全光互连网络和全光信息处理器件的研制和优化设计提供一定的理论依据。

光在非均匀和/或非线性介质中的存在形态和传播及其各种效应的研究历来是物理、光学和信息科学等学科高度关注的课题。尽管已有大量的研究，但存在不少悬而未解的重大问题。例如，在空间受到限制（放置在各种形状的微腔中，不同分层或不同微腔充填不同非线性介质）时，光的存在形态和传播特性都与无边界情况有显著不同，至今尚未完全解决。.该项目研究了受限非均匀和/或非线性介质中电磁波传播的解析与数值解，以及这类电磁波相关的经典和量子光学现象，旨在理解和掌握其中的规律和特征，及其这些规律和特性在光学成像和信息处理器件方面的应用，并提出相应的新方案。.其主要结果：1) 阐明了非线性无色散介质中柱面电磁波传播的初值问题；2) 发展了解析求解受限非线性介质中电磁波谱强度的代数方法；3) 发现了单边腔镜谐振的光学微腔中的高阶边带产生及载波包络相位效应；4) 实现了腔光机械系统中机械模式劈裂区的光力诱导透明现象及混沌在腔机械系统中的形成和操控。.在项目基金的支持下，截至结题报告撰写时本课题四年期限已有相关31篇SCI学术研究论文在国际期刊上发表，具体包括7篇Physical Review A/E、2篇Applied Physics Letter、6篇Optics Letters、2篇Optics Express、4篇Scientific Reports、2篇Journal of Applied Physics、1篇Annals of Physics、1篇Physical Letters A、1篇Optics Communications、1篇Applied Physics B、1篇Journal Of Physics B、1篇Journal Of Modern Optics、1篇Science China-Physics Mechanics & Astronamy和1篇Chinese Physics B。这些论文被SCI引用223次，其中他引168次；1篇论文入选2015年ESI的高被引论文；单篇论文最高SCI引用32次/他引22次。.这种受限非均匀和/或非线性介质中光学现象及其应用的研究不仅具有十分重要的理论价值，有助于理解和掌握受限系统的非线性光学的规律和特性，而且在高精度光学测量技术、光学成像、全光信息处理器件等高新技术领域有重要的应用前景，因此已成为国际前沿热点课题。