Optical Cherenkov radiation by cascaded nonlinear interaction: an efficient source of few-cycle energetic near- to mid-IR pulses
在块体Li_2O_3晶体中产生超快非临界级联二次谐波飞秒脉冲时，在近红外和中红外波段形成了切伦科夫光学波。数值模拟表明，在$λ_1=1.2-1.8\mic$泵浦下，少周期孤子辐射出$λ=2.2-4.5\mic$波段的切伦科夫（色散）波。精确的相位匹配点依赖于孤子的波长，我们表明，一个简单的长通滤波器可以分离的切伦科夫波的孤子。切伦科夫波是一种周期数少、脉冲形状良好的高斯波，转换效率高达25%。因此，光学切伦科夫波形成的级联非线性可以成为一个有效的能源近中红外几个周期的脉冲。
2011-09-02 physics.optics
Cascaded Second-order Surface Plasmon Solitons due to Intrinsic Metal Nonlinearity
我们从理论上证明了在金属和线性介质的界面上存在级联的二阶表面等离子体孤子。金属自由传导电子等离子体中的非局域多极非线性导致了同向传播的表面等离子体激元光束在基频和二次谐波频率下的强相互作用。有效二维介质的有限元数值模拟明确地证明了孤子的形成，证实了理论结果。在SiO2/Ag界面上，对750/1550 nm波长对的5λ宽表面等离子体激元光束进行了非衍射传输，其损耗限制传输距离为100 μ m量级。在相位匹配条件下等离子体孤子的形成已被证明是有益的非衍射表面等离子体极化激元传播。
2012-09-13 cond-mat.other physics.optics
On type I cascaded quadratic soliton compression in lithium niobate: Compressing femtosecond pulses from high-power fiber lasers
商用高功率飞秒光纤激光器或放大器的输出脉冲通常为约300-500 fs，波长约为1030 nm，脉冲能量为10 s的$μ$ J。在这里，我们提出了一个数值研究的级联二次孤子压缩这样的脉冲在铌酸锂$_3$使用I型相位匹配配置。我们发现，由于竞争立方材料的非线性压缩只能发生在非平稳制度，其中群速度失配诱导拉曼非局部效应防止压缩到100 fs以下。然而，强的群速度色散意味着脉冲可以在可用的晶体长度中实现适度压缩到130 fs以下的持续时间。大部分脉冲能量是守恒的，因为压缩是适度的。解决了衍射和空间走离的影响，特别是后者可能成为一个问题时，压缩在这样长的晶体（约10厘米长）。我们最后表明，二次谐波包含一个短脉冲锁定的泵和一个长的多ps红移有害成分。后者是由非定常制度中的非局部效应引起的，但由于它强烈红移到可以预测的位置，我们表明，它可以使用带通滤波器去除，在$λ=515$ nm处留下一个子100 fs的可见光分量，具有优良的脉冲质量。
2009-12-15 physics.optics
Solitary wave solution to the nonlinear evolution equation in cascaded quadratic media beyond the slowly varying envelope approximations
本文报道了Moses和Wise [Phys. Rev. Lett.]导出的非线性演化方程的亮孤子和暗孤子的精确解。97，073903，（2006）]的级联二次介质超过缓慢变化的包络近似。该模型的可积性方面的解决。利用行波假设和近似方法得到了精确的1-孤子解。得到了亮孤子解和暗孤子解。得到了孤立子解存在的相应约束条件。
2012-12-17 nlin.PS physics.class-ph physics.optics
Mid-IR femtosecond frequency conversion by soliton-probe collision in phase-mismatched quadratic nonlinear crystals
数值计算表明，超短自散焦时间孤子与近红外弱脉冲探测器碰撞，可以将探测器转换到中红外，当孤子阶数较高时，转换效率接近于理想.在二次非线性晶体（β-硼酸钡）中，由于级联（相位失配）二次谐波的产生，在正常色散区可以形成近红外自散焦孤子，而在$λ=2.2-2.4~μ\rm m$之间的反常色散区可以形成中红外转换波，作为共振色散波.这个过程依赖于非简并四波混频介导的级联孤子探测和频产生的有效的负交叉相位调制项。
2015-05-22 physics.optics
Few-cycle optical solitary waves in cascaded-quadratic-cubic-quintic nonlinear media
研究了在二次、三次和五次非线性共同作用下，大相位失配二次谐波（SHG）过程中少周期光学孤立波在非线性介质中的传播。在慢变包络近似下，给出了级联二次介质非线性演化方程的亮孤子和暗孤子的精确解。通过数值模拟验证了所获得的解析解。
2014-01-15 physics.optics
Sech-squared Pockels solitons in the microresonator parametric down-conversion
我们提出了一个明确的sech平方孤子的解决方案与光学Pockels效应，实现通过产生的频率梳通过参数下转换的光学微谐振器与二次非线性。该孤子与描述大折射率失配极限下半谐波场的参量sech孤子不同，并与级联克尔效应相关。我们预测了Pockels孤子和级联Kerr孤子的光谱轮廓和功率的差异，并报道了前者的泵浦功率阈值与最近的实验观察一致。
2021-08-20 nlin.PS physics.optics
Soliton-induced nonlocal resonances observed through high-intensity tunable spectrally compressed second-harmonic peaks
飞秒厚晶体二次谐波产生的实验数据表明，当调谐远离相位匹配，一个占主导地位的窄谱峰出现在二次谐波，可以通过改变相位失配参数调谐超过100纳米。传统的理论将其解释为宽带泵浦中的边带与其二次谐波之间的相位匹配。然而，我们的实验是在高输入强度下进行的，而是表现出良好的定量协议与非局部理论描述级联二次非线性。该理论将失谐峰解释为由于泵浦与失谐二次谐波频率之间的相位匹配而产生的非局部谐振，但是与传统理论相反，泵浦被假设为无色散。由于孤子本身是无色散的，我们的实验与非局域理论的一致性间接证明了我们观察到了孤子诱导的非局域共振。孤子存在于级联非线性相互作用的自散焦区和晶体的正常色散区，并且需要高的输入强度才能被激发。
2014-06-13 physics.optics
Spatially homogeneous few-cycle compression of Yb lasers via all-solid-state free-space soliton management
本文提出利用全固态自由空间孤子管理实现Yb激光脉冲压缩，通过孤子模式传播和限制每层非线性相位小于1.0弧度，将170飞秒脉冲压缩至约9.2飞秒，实现超过50%的效率和约0.87的时空光谱均匀性，为少周期脉冲产生提供了高效、高质量的全固态方案。
2021-08-24 physics.optics
Modulation Instability of Ultrashort Pulses in Quadratic Nonlinear Media beyond the Slowly Varying Envelope Approximation
我们报告的调制不稳定性（MI）分析的数学模型适用于超短脉冲在级联的二次-三次非线性介质超越所谓的慢变包络近似。理论预测的MI属性被发现是在良好的协议与数值模拟。研究表明，在级联的二次-三次介质中，在少数周期区域内控制MI的产生和孤子的形成是可能的。我们还发现，稳定传输的孤子类少周期脉冲在介质中的调制不稳定性标准的满足。
2012-02-05 physics.class-ph physics.optics
Deterministic generation of parametrically driven dissipative Kerr soliton
在非线性\c{hi}（2）和非线性\c{hi}（3）的共同作用下，对双共振简并微光学参量振荡器（DR-DμOPO）中参量驱动耗散克尔孤子（PD-DKS）的性质进行了理论研究.我们提出了群速度失配（GVM）接近于零的假设，并证明了存在一个GVM阈值，在该阈值以上，DR-DμOPO中可以确定性地产生单个PD-DKS。我们发现，确切的PD-DKS生成动力学可以分为两个不同的制度，这取决于相位匹配条件。在这两种情况下，由级联二次过程产生的微扰有效三阶非线性是孤子湮灭和确定性单PD-DKS产生的原因。我们还开发了访问这种确定性的单PD-DKS状态的实验设计准则。该工作原理可应用于不同的材料平台，在中红外光谱范围内作为具有竞争力的超短脉冲和宽带频率梳状源架构。
2021-03-24 physics.optics
Multiple-octave spanning mid-IR supercontinuum generation in bulk quadratic nonlinear crystals
明亮的宽带相干中红外辐射对于激发和探测分子振动是重要的。利用传统的二次非线性晶体如Li_2O_3的级联非线性特性，研究了自散焦近红外孤子在可见光、近红外和短波长中红外波段的超连续谱产生。晶体被切割用于非临界相互作用，因此单个中红外飞秒泵浦源的三波混频导致高度相位失配的二次谐波产生。这种自作用的级联过程导致在中红外泵浦波长处形成自散焦孤子，并且在自压缩点之后观察到多倍频程跨越超连续谱（覆盖1.6- $7.0~μ$ m）。结果记录在3- $4~μ$ m范围内泵浦的市售晶体LiInS $_2$中，但是也可以容易地使用其它中IR晶体。
2016-03-18 physics.optics
Energetic mid-IR femtosecond pulse generation by self-defocusing soliton-induced dispersive waves in a bulk quadratic nonlinear crystal
产生高能飞秒中红外脉冲对超快光谱学至关重要，目前依赖于参数过程，虽然有效，但也很复杂。在这里，我们实验表明一个简单的替代方案，使用一个单一的泵浦波长没有任何泵同步，没有关键的相位匹配要求。用亚mJ近红外50-fs脉冲泵浦块状二次非线性晶体（用于非临界相位失配相互作用的未极化LiNbO $_3$切割），产生了具有优异时空脉冲质量的$3.0~μ\rm m$附近的可调谐和宽带（$\sim 1,000$ cm $^{-1}$）中红外脉冲，具有高达10.5 $μ$ J能量（6.3%转换）。中红外脉冲是与由自散焦级联非线性效应产生的近红外自散焦孤子相位匹配的色散波。这个过程是无干扰的，因此输入脉冲能量可以通过使用大孔径晶体任意缩放。该技术可以很容易地用其他晶体和激光波长实现，因此可以潜在地取代目前的超快频率转换过程到中红外。
2014-09-23 physics.optics
Generating mid-IR octave-spanning supercontinua and few-cycle pulses with solitons in phase-mismatched quadratic nonlinear crystals
我们讨论了一种新的方法产生倍频程跨越超连续谱和几个周期的脉冲在重要的中红外波长范围。该技术依赖于强相位失配级联二次谐波产生（SHG）中红外非线性频率转换晶体。重要的是，我们在这里调查所谓的非临界SHG的情况下，没有相位匹配可以实现，但作为补偿，最大的二次非线性被利用。如果级联非线性大于竞争材料的自聚焦非线性，则可以激发自散焦时间孤立子，并且我们定义了合适的品质因数来筛选广泛的具有大的有效二阶非线性的中红外电介质和半导体材料$d_{\rm eff}$。最佳候选物同时具有大的带隙和大的$d_{\rm eff}$。我们选择现实的数值例子，使用一个有前途的晶体：在一种情况下，孤子脉冲压缩从50 fs到15 fs（1.5个周期）在$3.0\mic$实现，并在同一时间形成一个3周期的色散波在$5.0\mic$，可以使用长通滤波器隔离。在另一个例子中，我们表明，极宽带超连续谱可以形成跨越近红外到中红外的末端（近4个倍频程）。
2013-06-18 physics.optics
Dissipative quadratic soliton mode-locked optical parametric oscillator
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本文提出通过被动模式锁连续波驱动的双共振退化OPO，利用自发形成的飞秒耗散二次孤子实现超快激光器的扩展，展示了非局部有效克里格非线性对腔体动态的影响，为耗散孤子形成提供了新方法。
2026-04-03 physics.optics
Dissipative quadratic soliton mode-locking of nonlinear frequency conversion
本研究提出连续波泵浦双共振二次谐波腔中耗散二次孤子锁模新范式，通过级联二次非线性获得可调有效克尔非线性，在正常色散铌酸锂腔中实现飞秒双色孤子，为高效宽带非线性频率转换等提供通用平台。
2025-05-18 physics.optics
Regimes and Transitions of the Nonlinear Temporal Talbot Effect: Underlying Mechanism for A-Type Breathers, Soliton Crystals, and Soliton Gas
Multitel Innovation Centre（Multitel创新中心）
本研究探讨了非线性时间塔尔博效应的 regime 与 transition，揭示了 A 型呼吸子、孤子晶体和孤子气体的 underlying 机制，通过非线性效应和高阶空间模式干涉的相互作用，建立了与费米-帕斯塔-乌拉姆-廷戈复发相关的理论框架。
2026-02-16 physics.optics
Multiple Temporal Compression as a method to control the generation of bright and dark solitons
本文通过模拟广义非线性薛定谔方程，扩展多重时间压缩（MTC）方法以在正常色散波导中通过亮孤子相互作用产生暗孤子，并利用暗孤子精确控制亮孤子动力学，实现碰撞能量转移的缓解与切换，为光学器件设计提供潜力。
2025-02-01 nlin.PS physics.optics
