高阶热致非线性效应对非局域空间光孤子的影响

本项目为理论研究，研究内容包括：①求解在高阶热致非线性效应不可忽略，或高阶热致非线性效应为主要因素时的非局域空间孤子解。以往对热致非线性非局域空间孤子的研究都仅限于考虑一阶热效应，也就是线性的折射率-温度依赖关系，本项目通过对高阶热效应的考察，考虑更一般的折射率-温度依赖关系，大大地丰富了对热致非线性非局域空间孤子的研究。②研究在考虑高阶热效应时，非局域空间孤子相互作用的特性，提出新的基于孤子相互作用的光控光途径。③过冷液态水具有开口向下的抛物线型的折射率-温度依赖关系。我们将建立理论模型研究过冷液态水在随入射光功率的增大从自聚焦向自散焦转变的过程中，如何实现孤子输出以及实现孤子相互作用。④一些可发生化学多态转变的溶液具有倒V型的折射率-温度依赖关系。我们将建立理论模型研究上述系统在随入射光功率的增大从自聚焦向自散焦转变的过程中，如何实现孤子输出和实现孤子相互作用，提出相应的可能实验方案。

本项目主要取得了两方面的成果。第一是对非局域材料中的耦合暗孤子进行了研究。研究表明，在非局域材料中，可以存在一系列的耦合孤子，这些耦合孤子可以看成是由多个基态暗孤子耦合而成。其中一些耦合孤子是不稳定的，而另一些是稳定的。并且存在简并的不稳定耦合孤子，它们具有相同的粒子数、哈密顿量和动量，但具有不同的寿命。除了对耦合暗孤子的研究外，还对非局域材料中的涡旋孤子进行了研究。这些涡旋孤子具有不同的相位拓扑荷。研究表明，拓扑荷大于一的非局域涡旋孤子具有不稳定性，在扰动或相互作用下分裂为一群拓扑荷等于一的涡旋。点涡旋模型能描述非局域涡旋间的长距离相互作用，但不能描述近距离相互作用。