相干光伏空间孤子非对称碰撞研究

李湘衡; 张冰志; 佘卫龙

doi:10.7498/aps.60.074216

摘要

采用数值方法研究了三个呈非对称分布的相干光伏空间孤子碰撞相互作用.结果表明,随着信号光的入射角度在一定范围内逐渐改变,三个孤子在晶体中碰撞后会产生孤子的分裂或湮没现象.当孤子碰撞后出现分裂或湮没时,若保持孤子的碰撞角度不变,改变其中任意一个孤子的初始相对相位,孤子的碰撞行为也将随之迅速改变,产生新的孤子分裂、湮没或其他碰撞现象.另外,研究结果还表明,作为具有不可积哈密顿系统特性的光伏孤子,其小角度碰撞过程中动量和能量仍然是守恒的.

关键词:

光伏孤子 /
非对称碰撞 /
分裂 /
湮没

Abstract

Asymmetrical collisions among three coherent photovoltaic spatial solitons are investigated by numerical method. The numerical results show that the solitons will split or annihilate depending on the incident angle of signal beams in a certain range. If we only change the initial phase difference among the solitons, the collision behavior of solitons will also change correspondingly, showing an interesting conversion of split between annihilation. Furthermore, the numerical results show that the photovoltaic spatial solitons will maintain conservations of momentum and energy in these collision processes, although the dynamical system of photovoltaic solitons is a non-integrable Hamilton one.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广州 510275

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10874251)资助的课题.

Authors and contacts

1.
State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China

参考文献

[1]	Chiao R Y, Garmire E, Townes C H 1964 Phys. Rev. Lett. 13 479
[2]	Segev M, Crosignani B, Yariv A, Fischer B 1992 Phys. Rev. Lett. 68 923
[3]	Duree G C, Jr., Shultz J L, Salamo G J, Segev M, Yariv A, Crosignani B, Porto P D, Sharp E J, Neurgaonkar R R 1993 Phys. Rev. Lett. 71 533
[4]	Duree G, Morin M, Salamo G, Segev M, Crosignani B, Porto P D, Sharp E, Yariv A 1995 Phys. Rev. Lett. 74 1978
[5]	She W L, Lee K K, Lee W K 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2498
[6]	Segev M, Valley G C, Crosignani B, Porto P D, Yariv A 1994 Phys. Rev. Lett. 73 3211
[7]	Kos K, Meng H, Salamo G, Shih M, Segev M, Valley G C 1996 Phys. Rev. E 53 R4330
[8]	Shih M, Segev M, Salamo G 1996 Opt. Lett. 21 931
[9]	Segev M, Valley G C, Bashaw M C, Taya M, Fejer M M 1997 J. Opt. Soc. Am. B 14 1772
[10]	Valley G C, Segev M, Crosignani B, Yariv A, Fejer M M, Bashaw M C 1994 Phys. Rev. A 50 R4457
[11]	She W L, Lee K K, Lee W K 1999 Phys. Rev. Lett. 83 3182
[12]	Liu J S, Lu K Q 1998 Acta Phys. Sin. 47 1509 (in Chinese) [刘劲松、卢克清1998 物理学报 47 1509]
[13]	Lu K Q, Tang T T 1999 Acta Phys. Sin. 48 2070 (in Chinese) [卢克清、唐天同 1999 物理学报 48 2070]
[14]	Hou C F, Yuan B H, Sun X D, Xu K B 2000 Acta Phys. Sin. 49 1969 (in Chinese) [侯春风、袁保红、孙秀冬、许克彬 2000 物理学报 49 1969]
[15]	Liu J S, Zhang D Y, Liang C H 2000 Chin. Phys. 9 667
[16]	Wang X S, She W L 2005 Phys. Rev. E 71 026601-1
[17]	Stegeman G I, Segev M 1999 Science 286 1518
[18]	Desem C, Chu P L 1987 Proc. Inst. Elect. Eng. J. 134 145
[19]	Poladian L, Snyder A W, Mitchell D J 1991 Opt. Commun. 85 59
[20]	Zakharov V E, Shabat A B 1972 Sov. Phys. JETP 34 62
[21]	Snyder A W, Sheppard A P 1993 Opt. Lett. 18 482
[22]	Shi T T, Chi S 1990 Opt. Lett. 15 1123
[23]	Tran H T, Sammut R A, Samir W 1994 Electron. Lett. 30 1080
[24]	Liu J S, Hao Z H 2003 Phys. Lett. A 309 44
[25]	Wang X S, She W L 2003 Acta Phys. Sin. 52 595 (in Chinese) [王晓生、佘卫龙 2003 物理学报 52 595]
[26]	Meng H, Salamo G, Shih M, Segev M 1997 Opt. Lett. 22 448
[27]	Królikowski W, Holmstrom S A 1997 Opt. Lett. 22 369
[28]	Królikowski W, Davies B L, Denz C, Tschudi T 1998 Opt. Lett. 23 97
[29]	Yan L F, Wang H C, She W L 2006 Acta Phys. Sin. 55 5257 (in Chinese) [颜利芬、王红成、佘卫龙 2006 物理学报 55 5257]
[30]	Ouyang S G, Wang X S, She W L 2004 Acta Phys. Sin. 53 767 (in Chinese) [欧阳世根、王晓生、佘卫龙 2004 物理学报 53 767]
[31]	SheW L, Li R J 2001 Acta Phys. Sin. 50 886 (in Chinese) [佘卫龙、李荣基 2001 物理学报 50 886]
[32]	Akhmediev N N 1998 Optical and Quantum Electronics 30 535

施引文献

[1]	Chiao R Y, Garmire E, Townes C H 1964 Phys. Rev. Lett. 13 479
[2]	Segev M, Crosignani B, Yariv A, Fischer B 1992 Phys. Rev. Lett. 68 923
[3]	Duree G C, Jr., Shultz J L, Salamo G J, Segev M, Yariv A, Crosignani B, Porto P D, Sharp E J, Neurgaonkar R R 1993 Phys. Rev. Lett. 71 533
[4]	Duree G, Morin M, Salamo G, Segev M, Crosignani B, Porto P D, Sharp E, Yariv A 1995 Phys. Rev. Lett. 74 1978
[5]	She W L, Lee K K, Lee W K 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2498
[6]	Segev M, Valley G C, Crosignani B, Porto P D, Yariv A 1994 Phys. Rev. Lett. 73 3211
[7]	Kos K, Meng H, Salamo G, Shih M, Segev M, Valley G C 1996 Phys. Rev. E 53 R4330
[8]	Shih M, Segev M, Salamo G 1996 Opt. Lett. 21 931
[9]	Segev M, Valley G C, Bashaw M C, Taya M, Fejer M M 1997 J. Opt. Soc. Am. B 14 1772
[10]	Valley G C, Segev M, Crosignani B, Yariv A, Fejer M M, Bashaw M C 1994 Phys. Rev. A 50 R4457
[11]	She W L, Lee K K, Lee W K 1999 Phys. Rev. Lett. 83 3182
[12]	Liu J S, Lu K Q 1998 Acta Phys. Sin. 47 1509 (in Chinese) [刘劲松、卢克清1998 物理学报 47 1509]
[13]	Lu K Q, Tang T T 1999 Acta Phys. Sin. 48 2070 (in Chinese) [卢克清、唐天同 1999 物理学报 48 2070]
[14]	Hou C F, Yuan B H, Sun X D, Xu K B 2000 Acta Phys. Sin. 49 1969 (in Chinese) [侯春风、袁保红、孙秀冬、许克彬 2000 物理学报 49 1969]
[15]	Liu J S, Zhang D Y, Liang C H 2000 Chin. Phys. 9 667
[16]	Wang X S, She W L 2005 Phys. Rev. E 71 026601-1
[17]	Stegeman G I, Segev M 1999 Science 286 1518
[18]	Desem C, Chu P L 1987 Proc. Inst. Elect. Eng. J. 134 145
[19]	Poladian L, Snyder A W, Mitchell D J 1991 Opt. Commun. 85 59
[20]	Zakharov V E, Shabat A B 1972 Sov. Phys. JETP 34 62
[21]	Snyder A W, Sheppard A P 1993 Opt. Lett. 18 482
[22]	Shi T T, Chi S 1990 Opt. Lett. 15 1123
[23]	Tran H T, Sammut R A, Samir W 1994 Electron. Lett. 30 1080
[24]	Liu J S, Hao Z H 2003 Phys. Lett. A 309 44
[25]	Wang X S, She W L 2003 Acta Phys. Sin. 52 595 (in Chinese) [王晓生、佘卫龙 2003 物理学报 52 595]
[26]	Meng H, Salamo G, Shih M, Segev M 1997 Opt. Lett. 22 448
[27]	Królikowski W, Holmstrom S A 1997 Opt. Lett. 22 369
[28]	Królikowski W, Davies B L, Denz C, Tschudi T 1998 Opt. Lett. 23 97
[29]	Yan L F, Wang H C, She W L 2006 Acta Phys. Sin. 55 5257 (in Chinese) [颜利芬、王红成、佘卫龙 2006 物理学报 55 5257]
[30]	Ouyang S G, Wang X S, She W L 2004 Acta Phys. Sin. 53 767 (in Chinese) [欧阳世根、王晓生、佘卫龙 2004 物理学报 53 767]
[31]	SheW L, Li R J 2001 Acta Phys. Sin. 50 886 (in Chinese) [佘卫龙、李荣基 2001 物理学报 50 886]
[32]	Akhmediev N N 1998 Optical and Quantum Electronics 30 535

[1]	张晓林, 黄军杰. 楔形体上复合液滴润湿铺展行为的格子Boltzmann方法研究. 物理学报, 2023, 72(2): 024701. doi: 10.7498/aps.72.20221472
[2]	邓梓龙, 李鹏宇, 张璇, 刘向东. T型微通道中液滴半阻塞不对称分裂行为研究. 物理学报, 2021, 70(7): 074701. doi: 10.7498/aps.70.20201171
[3]	刘昊华, 王少华, 李波波, 李桦林. 缺陷致非线性电路孤子非对称传输. 物理学报, 2017, 66(10): 100502. doi: 10.7498/aps.66.100502
[4]	宋宗根, 邓科, 何兆剑, 赵鹤平. 高对称型声子晶体自准直弯曲及分束. 物理学报, 2016, 65(9): 094301. doi: 10.7498/aps.65.094301
[5]	王莉岑, 邱晓东, 张志友, 石瑞英. 磁光克尔效应中的光子自旋分裂. 物理学报, 2015, 64(17): 174202. doi: 10.7498/aps.64.174202
[6]	陈秋松, 袁德, 贾伟尧, 陈历相, 邹越, 向杰, 陈颖冰, 张巧明, 熊祖洪. 利用磁致发光曲线研究Rubrene器件中激子分裂和湮没过程. 物理学报, 2015, 64(17): 177801. doi: 10.7498/aps.64.177801
[7]	何章明, 张志强, 朱善华, 柳闻鹃. 光晶格势阱中二元凝聚体的矢量孤子的振荡和分裂. 物理学报, 2014, 63(19): 190502. doi: 10.7498/aps.63.190502
[8]	季玲玲, 陈伟, 曹迎春, 杨振宇, 陆培祥. 双折射光子晶体光纤中基于孤子分裂的超连续光谱产生. 物理学报, 2009, 58(8): 5462-5466. doi: 10.7498/aps.58.5462
[9]	阮文, 罗文浪, 张莉, 朱正和, 傅依备. DTO分子反应碰撞的非对称性. 物理学报, 2009, 58(3): 1537-1543. doi: 10.7498/aps.58.1537
[10]	张秋菊, 武慧春, 王兴海, 盛政明, 张杰. 超短激光脉冲在等离子体中的分裂以及类孤子结构的形成. 物理学报, 2007, 56(12): 7106-7113. doi: 10.7498/aps.56.7106
[11]	颜利芬, 王红成, 张冰志, 佘卫龙. 光伏暗孤子和灰孤子的自偏转. 物理学报, 2007, 56(8): 4627-4634. doi: 10.7498/aps.56.4627
[12]	吴丹丹. 高阶耦合光伏空间孤子. 物理学报, 2007, 56(6): 3272-3278. doi: 10.7498/aps.56.3272
[13]	马松华, 任清褒, 方建平, 郑春龙. 变系数(2+1)维Broer-Kaup系统的特殊孤子结构及孤子的裂变和湮没现象. 物理学报, 2007, 56(12): 6777-6783. doi: 10.7498/aps.56.6777
[14]	江德生, 佘卫龙. 多个光伏空间亮孤子相互作用研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2090-2095. doi: 10.7498/aps.54.2090
[15]	芦岩, 王友年. 碰撞对非对称射频鞘层特性的影响. 物理学报, 2004, 53(8): 2661-2665. doi: 10.7498/aps.53.2661
[16]	刘劲松. 非对称光折变全息空间光孤子的存在曲线. 物理学报, 2004, 53(9): 3014-3019. doi: 10.7498/aps.53.3014
[17]	佘卫龙, 王晓生, 何国岗, 陶孟仙, 林励平, 李荣基. 折射率改变为正的光折变晶体中形成一维光伏暗孤子. 物理学报, 2001, 50(11): 2166-2171. doi: 10.7498/aps.50.2166
[18]	卢克清, 唐天同. 有偏压的光伏光折变晶体中的空间孤子. 物理学报, 1999, 48(11): 2070-2075. doi: 10.7498/aps.48.2070
[19]	佘卫龙, 何穗荣, 汪河洲, 余振新, 莫党. 热自聚焦诱导光折变非对称自散焦. 物理学报, 1996, 45(12): 2022-2026. doi: 10.7498/aps.45.2022
[20]	万克宁, 李兆民, 李福珍. 低对称畸变晶场下晶体CsMnBr3吸收光谱分裂的理论解释. 物理学报, 1984, 33(2): 260-265. doi: 10.7498/aps.33.260

计量

文章访问数: 7495
PDF下载量: 696
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板