非局域非线性介质中表面孤子与界面孤子的研究

本项目将从理论和实验两个方面研究非局域非线性介质中的表面孤子和界面孤子的传输性质。.在理论方面，对存在于非局域非线性介质与线性介质界面处的表面孤子，我们利用镜像光束方法寻找各种表面孤子的解析解，并着重研究我们首次提出的非局域自散焦介质中的表面暗孤子，结合数值方法给出各种表面孤子的传输特性。研究存在于两种非局域非线性介质界面处的界面孤子的传输特性，并寻找其他非局域系统中可能存在的表面孤子或界面孤子解。.在实验方面，我们将在铅玻璃和空气的界面处观察表面孤子及二极表面孤子的传输，同时在铅玻璃体介质中观察反对称多极体孤子的传输，对比两者结果并验证镜像光束方法的准确性。在两种不同折射率铅玻璃的界面处观察界面孤子及多极界面孤子的传输。寻找合适的自散焦玻璃，实验观察对比表面暗孤子和体材料暗孤子的传输。

表面波广泛存在于线性和非线性介质中，在物理、化学、生物等领域广泛用于探测材料的表面性质。非局域非线性特性的引入使表面孤子具有了许多新的特性。本项目的研究内容包括从理论和实验两个方面研究非局域非线性介质中的表面孤子和界面孤子的传输性质，在非局域自散焦介质中的表面暗孤子、Party-Time对称系统中的界面孤子、级联非线性和负性液晶中的振荡型非局域孤子，以及一般非局域介质中表面孤子等方面取得了进展，主要研究成果包括：.1）我们利用镜像光束方法在理论上预言了非局域表面暗孤子的存在，并研究了表面暗孤子和体暗孤子的关系及其稳定性。我们在弱吸收溶液中开展了实验，在实验中观察到了基模和二阶表面暗孤子的传输，验证了我们的理论预言。我们理论和实验中还研究了非局域自散焦介质中光学冲击波现象。.2）我们研究了Parity-Time对称非线性系统中的新型孤子解，并率先研究了非局域非线性对PT孤子的传输特性影响。我们还研究了PT对称光学晶格和超晶格中的缺陷PT孤子等新型孤子，并研究了PT破坏点对PT孤子性质的影响。.3）我们研究了边界对震荡型二次孤子的稳定性的影响。在二次非线性过程中存在所谓二次孤子，解析分析表明二次孤子可以等价为具有震荡响应函数的非局域孤子，但这类孤子都是不稳定的。我们研究发现，当考虑边界条件时，以上非稳定的二次孤子可以变成稳定的孤子。.4）我们提出并研究了一类新型的非局域液晶孤子。通过使用负各向异性液晶和新结构的液晶盒，我们在实验上观察到了一种新的非局域液晶孤子。这类孤子按照之前的理论模型分析具有震荡性的非局域响应函数和自散焦的非线性，但却可以在一定条件下形成亮孤子。.我们还研究了非局域孤子和界面孤子的相互作用等特性。这些结果将进一步揭示非局域表面孤子的物理内涵和传输性质，为理解表面孤子的科学本质，拓展表面孤子在光学检测、探测界面物理特性等方面的潜在应用价值。.四年的研究期间，课题组共发表SCI论文28篇, 其中影响因子2.0以上论文8篇；截至2016年1月SCI收录他引90篇次，总引用次数132篇次。项目进行期间培养硕士研究生12名，博士研究生3名，并获得广东省自然科学二等奖一项。