Dark solitons in atomic Bose-Einstein condensates: from theory to experiments
本文综述了原子玻色-爱因斯坦凝聚体中物质波暗孤子的理论和实验研究进展。在介绍了一般框架的基础上，我们讨论了单和多个物质波暗孤子的静态和动态的准一维设置，在高维设置，以及在维度交叉制度。特别注意的是理论结果之间的联系，通过各种分析方法，和相关的实验观察。
2010-04-23 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Multiple dark-bright solitons in atomic Bose-Einstein condensates
本文给出了双组分玻色-爱因斯坦凝聚体中暗-亮孤子相互作用和多暗-亮孤子复合体的实验结果和系统的理论分析。本文分析研究了均匀凝聚体中两个暗-亮孤子之间的相互作用，并将我们的考虑扩展到陷阱的存在。导出了暗-亮孤子中心的有效运动方程，说明了稳态双暗-亮孤子态的存在性和稳定性（亮分量为同相或异相）.运动方程给出了孤子的特征振荡频率，与系统反常模的本征频率符合得很好。
2011-04-21 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Soliton "molecules": robust clusters of light bullets
我们展示了如何产生强大的自维持集群的孤子子弹时空（光学或物质波）孤子。这些星系团携带的轨道角动量是由相互竞争的非线性所支持的。形成“分子”的“原子”是通过阶梯状宏观相连接的完全三维的孤子。在玻色-爱因斯坦凝聚体中产生原子-分子相干混合的最新进展可能为实验产生这些孤子分子与物质波打开潜在的方案。
2003-01-23 nlin.PS
Stability of $N$-soliton molecules in dispersion-managed optical fibers
我们研究了色散管理光纤中$N$孤子分子的稳定性，重点研究了最近实现的2-和3-孤子分子。我们用平均的非线性Schr $\rm{\ddot o}$ dinger方程计算了它们的结合能。变分和数值解的组合表明，该方程很好地描述了实验分子的强度分布和相对分离。将计算扩展到较大的$N$值，发现每个孤子的结合能在N $N\ge7$处饱和。
2013-08-02 nlin.PS
Chaotic internal dynamics of dissipative optical soliton molecules
当一个激光腔支持几个超短脉冲的传播时，这些脉冲相互作用，可以形成紧凑的束缚态，称为孤子分子。孤立子分子是非线性科学中的一个有趣的研究对象，它与物质分子有着惊人的相似之处。由两个相同脉冲组成的孤子对构成了主要的孤子分子。两个传播脉冲之间的相对定时和相位是孤子分子最显著的内部自由度。这两个内部自由度允许自振荡孤子分子，这确实被反复观察到，而孤子对分子的低维混沌动力学仍然难以捉摸，注意到它至少需要三个自由度。我们在这里报告了通过以亚飞秒精度实时直接测量相对光脉冲间隔来观察超快光纤激光器中的混沌孤立子对分子。此外，我们证明了一个全光控制的混沌动力学其次是孤子分子，通过注入调制的光信号，抑制孤子分子的内部周期性振动。
2022-11-05 nlin.PS physics.optics
Vector soliton molecules and their collisions
本文基于可积Manakov方程研究保守光纤系统中矢量孤子分子及其异构体的存在性、分类和碰撞特性，发现其通过模式间能量重新分配发生能量共享碰撞，并数值验证了其鲁棒性，展示了在光学计算和多级编码中的应用潜力。
2025-03-13 nlin.PS
Polychromatic soliton molecules
孤子分子是由相互作用的基本孤子组成的束缚态，与量子力学中的化合物和现象有着惊人的相似之处。虽然在各种平台上已经观察到由两个或多个时间锁定的孤子组成的光学分子，但由不同频率的束缚孤子形成的孤子分子只是最近才在理论上提出。在这里，我们报告的多色孤子分子内的锁模激光腔的观察，实现所需的色散通过实施光谱脉冲整形器。该系统支持两个或多个频率不同但群速度相同的孤子。我们的研究结果开辟了新的探索方向，在复杂的色散系统的非线性动力学，并提供了一个方便的平台，光学类比相互捕获和光谱隧道量子力学。
2020-07-02 nlin.PS physics.optics
Collapse of triaxial bright solitons in atomic Bose-Einstein condensates
本文研究了由吸引玻色凝聚原子构成的三轴亮孤子，其特征是在纵向上没有禁闭，但在横向上被各向异性的谐振势捕获。通过数值求解三维Gross-Pitaevskii方程，我们研究了横向陷阱各向异性对临界相互作用强度的影响，在临界相互作用强度以上，凝聚体会崩溃。与以前的预测[Phys. Rev. A { \bf 66}，043619（2002）]的比较显示了大的各向异性的显著差异。
2009-09-30 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Interwires polar soliton molecules in a biwire system
我们研究了偶极距垂直于运动线方向排列的一维线间极孤子分子在不同导线中的动力学性质的稳定性。基于非局域非线性薛定谔方程的数值计算结果揭示了导致分子形成的束缚态的存在。我们发现，非局域性和线间分离的程度起着重要的作用，在稳定的分子。孤子的宽度和质心的动力学也分析了系统参数。
2019-03-26 nlin.PS
Soliton molecules and asymmetric solitons in fluid systems via velocity resonance
提出速度共振机制形成孤子分子，在三个五阶可积系统中展示多种孤子分子结构及其弹性相互作用。
2019-09-08 math-ph math.MP nlin.PS
Transitions From Order to Disorder in Multi-Dark and Multi-Dark-Bright Soliton Atomic Clouds
我们已经进行了一个系统的研究量化的孤波行为的变化，从一个有序的云类似的“结晶”配置的无序状态，可以被描述为一个孤立子“气体”。作为我们的说明性的例子，我们使用单组分，以及两个组件，一维原子气体非常接近零温度，在排斥原子间的相互作用和抛物线陷阱的存在下，云，分别暗（暗亮）孤子可以形成在一（二）组件系统。我们通过三种不同类型的方法，即Gross-Pitaevskii类型的偏微分方程，基于粒子的常微分方程描述的孤子动力学系统和蒙特卡罗模拟的粒子系统证实了我们的研究结果。我们定义了一个“经验”序参量来表征孤子晶格的序，并研究了它如何作为“热”强度的函数而变化（即，动力学）引起的扰动。正如我们系统的一维性质所预期的那样，从有序到无序的转变是渐进的，显然在中间状态中没有真正的相变。
2014-12-12 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Averaged dynamics of soliton molecules in dispersion-managed optical fibers
研究了色散管理光纤中孤子分子的存在状态和动力学行为。首先，我们开发了一个变分近似（VA）的色散映射的每个单位细胞内的孤子分子的周期动力学的描述。得到的系统的耦合方程的脉冲宽度和啁啾允许找到的DM孤子分子的参数为给定的色散图和脉冲能量。然后通过标度变换和平均方法，将原来的具有分段常周期色散的非线性薛定谔方程（NLSE）化为具有常系数和附加抛物势的NLSE。所得到的含排斥势的平均NLSE可以解释DM光纤中孤子和孤子分子与传输过程中能量损失有关的本质特征。此外，平均NLSE模型预测的时间位置的孤子，这可能会导致难以保持在其时隙的中间的脉冲的不稳定性。所有的数值模拟使用现有的DM光纤设置的参数进行，并通过相关的例子说明。
2013-10-27 nlin.PS
Singular Soliton Molecules of the Nonlinear Schrodinger Equation
我们利用达布变换方法导出了局部非线性薛定谔方程的精确解。新的解描述了双孤子分子的轮廓和动力学。利用代数衰减的种子解，我们得到了一个具有发散峰的双孤子解，我们称之为奇异孤子分子。我们发现，新的解决方案有一个有限的结合能。我们计算了两个孤子之间的相互作用力和相互作用势，结果表明这两个孤子是分子型的。两个孤子之间的键的鲁棒性也得到了验证。此外，我们得到了一个新的解决方案的非局部NLSE使用相同的方法和种子解决方案。在这种情况下，新的解对应于孤子、平坦背景下的呼吸孤子和线性斜坡背景下的呼吸孤子的弹性碰撞。最后，我们考虑一个NLSE是非本地的时间，而不是空间。虽然我们没有找到一个拉克斯对这个方程，我们得到三个精确的解决方案。
2020-06-07 nlin.PS
Control of light-atom solitons and atomic transport by optical vortex beams propagating through a Bose-Einstein Condensate
利用非线性薛定谔方程和Gross-Pitaevskii方程，模拟了远红失谐涡旋光束通过玻色-爱因斯坦凝聚体的传输。我们表明，形成的耦合光/原子孤子，旋转的方位角移动之前切向，携带角动量。孤子的数目和速度取决于光场的轨道角动量。使用贝塞尔-高斯光束增加了径向约束，使孤子可以以固定的方位角速度旋转。我们的模型提供了一个高度可控的方法，引导BEC和原子运输。
2022-03-22 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Nonequilibrium quantum dynamics of atomic dark solitons
本文研究了一维势阱中玻色原子在压印势作用下形成一个或多个相位扭结的量子动力学。我们计算耗散由于量子和热波动的孤子轨迹，碰撞和核心结构。单次发射运行显示弱填充的孤子核心，通常更深的孤子的情况下，较强的波动和传播/消失的孤子，由于碰撞。我们还分析了一个孤子系统中的光晶格，表现出特别强的波动诱导的现象。
2010-01-19 cond-mat.quant-gas nlin.PS quant-ph
Atomic Bright Soliton Interferometry
借助于平均场近似下动力学方程的精确解，解析地刻画了原子亮孤子间非线性干涉图样的性质。结果表明，相对速度，相对相位，和非线性相互作用的强度可以从干涉图案测量。提出了利用非线性干涉特性设计玻色-爱因斯坦凝聚体中原子孤子干涉的方法。作为例子，我们应用它们测量了超冷原子系统中的重力加速度，获得了较高的精度。这一结果对光纤、水波箱、等离子体等非线性系统的精密测量也有重要意义。
2018-04-05 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Scattering of atomic dark-bright solitons from narrow impurities
本文研究了双组分玻色-爱因斯坦凝聚体中原子暗-亮孤子与高斯势垒或势阱的碰撞。首先，我们提出了一个实验的结果，说明了经典的粒子唯象学（透射或反射）的情况下，在两个组件中的一个平等的障碍或井。然后，由实验观察的动机，我们进行系统的模拟，不仅考虑等高的情况下，但也相当复杂的设置，其中的潜力只影响两个组件之一。我们系统地分类随后的情况下，在两个组成部分的障碍振幅的双参数图，并提供直观的解释所得到的意见，以及它们的变化作为障碍的大小的变化。
2012-10-23 cond-mat.quant-gas nlin.PS
On Two-Component Dark-Bright Solitons in Three-dimensional Atomic Bose-Einstein Condensates
在目前的工作中，我们重新审视两个组件的玻色-爱因斯坦凝聚体在其完全三维（3d）的形式。受早期研究的启发，在一维情况下，我们探讨了这些结构的稳定性，在其完全三维形式在两个变种。在一个暗孤子是平面和捕获一个平面亮（盘）孤子。在另一种情况下，暗球壳孤子产生一个有效势，其中一个明亮的球壳原子被困在第二分量中。我们确定这些解决方案的数值精确的状态（达到规定的精度），并进行Bogolyubov-de Gennes线性化分析，说明这两种结构可以在足够低的化学势的适当间隔动态稳定。我们从理论上证实了这一发现，通过分析系统的线性极限附近的退化微扰理论的稳定性。当孤立波被发现是不稳定的，我们探索他们的动力学演化通过直接数值模拟，这反过来又揭示了新的波形，更强大。最后，利用该模型的SO $(2)$对称性，我们产生了多个暗-亮平面孤子或壳孤子，它们参与成对振荡运动。
2016-12-20 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Synchronization of the internal dynamics of optical soliton molecules
超快激光器中的光孤子分子与其物质分子对应物具有惊人的相似性，例如内部振动。然而，孤立子分子的振动是非线性的，其频率对系统参数敏感，因此提供了控制的机会。在这里，我们实验证明了自激振动孤子分子的内部振动的同步通过调制光注入。我们表现出有效的次谐波，基本和超谐波同步，形成一个模式的阿诺德舌头相对于注入强度。我们的观察得到了数值模拟的支持。
2022-08-22 nlin.PS physics.optics
Superlocalization reveals long-range synchronization of vibrating soliton molecules
我们实现了一个超局域化的方法，在时域内，允许观察孤子分子的外部运动的光纤环形腔激光器具有前所未有的精度。特别是，我们证明了两个振荡孤子分子分离的几个纳秒的同步，分子间的振荡遵循相同的模式作为单个分子的分子内运动。这些实验结果表明，激光腔内共存的不同相互作用机制之间存在相互作用，尽管它们的特征范围、时间尺度、强度和物理起源非常不同。
2021-11-18 nlin.PS physics.optics
Soliton molecules in trapped vector Nonlinear Schrodinger systems
我们研究了陷波非线性薛定谔系统中的一类新的矢量孤立子，该系统模拟了GRIN Kerr介质和玻色-爱因斯坦凝聚体中原子混合物中耦合光束的动力学。这些孤子存在于不同的空间维度，它们的存在性进行了研究，通过一个系统的数学技术和分析的非均匀介质。
2002-09-18 cond-mat nlin.PS quant-ph
Soliton molecules in Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou lattice: Gardner equation approach
本研究通过推导Gardner方程研究FPUT晶格的孤子分子，发现速度共振激发的台式孤子分子及其两类形态，验证其碰撞稳定性并分析子情况，数值验证结构存在，可推广至多领域应用。
2023-12-13 nlin.PS
Many-soliton bound states in dispersion-managed optical fiber: Possibility of fiber-optic transmission of three bits per clock period
本文采用解析和数值方法研究了色散管理光纤中多孤子分子的稳定性和动力学行为，重点研究了五孤子和七孤子分子的稳定性和动力学行为。特别是，我们计算的结合力，脉冲持续时间和平衡分离使用变分方法。预测的脉冲形状与数值模拟的基础非线性薛定谔方程的结果吻合得很好。在限制范围内，具有多达七个孤子的孤子分子可能允许每个时钟周期编码三位数据。
2016-08-21 nlin.PS
Atomic soliton transmission and induced collapse in scattering from a narrow barrier
本文用三维 Gross-Pitaevskii 方程模拟亮物质波孤子穿过窄势垒，刻画透射系数与坍缩参数区，并证明耦合横向宽度动力学的修正非多项式 Schrödinger 方程可准确预测结果。
2024-02-07 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Quantum dynamics of atomic bright solitons under splitting and re-collision, and implications for interferometry
本文数值研究了在高伸长的一维高斯势垒谐波势阱中原子亮孤子的经典和量子动力学。在Dyke { \it et al.}最近的实验中，该系统实现了相干非线性孤子分束器和干涉仪，并对其精度进行了分析。在更紧密的径向陷阱限制和增强的量子涨落的情况下，分裂孤子可以表示自旋压缩，或者替代地，具有降低的相位相干性的碎片凝聚体，其可以通过由势垒干涉分裂孤子来测量。我们还发现，由于与势垒的非线性相互作用，孤子的位置和动量存在较大的量子力学不确定性。
2012-04-10 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Supersolitons: Solitonic excitations in atomic soliton chains
我们表明，通过适当地调整物理相关的相互作用在两个组件的非线性薛定谔方程，它是可能实现的政权与粒子类孤子碰撞。这使我们能够构建一个类似的牛顿摆，也创造了局域集体激发的孤波链，这是准可积孤子，即超孤子。我们给出了一个物理解释的现象，支持它与微扰分析，并确认我们的预测直接模拟。
2008-04-11 nlin.PS nlin.SI
Vortex soliton in a cold atomic gas via electromagnetically induced transparency
研究了贝塞尔晶格冷原子气体中矢量涡旋孤子（VS）和单极孤子（US）的形成和传播。我们考虑的系统是一个冷的，相干的原子气体与三脚架或多脚架的水平配置。由于电磁感应透明（EIT）对克尔非线性的极大增强，可以有效地形成具有超低速传播的矢量弱涡旋孤子。此外，我们证明了2D VS和US的特性可以通过调整BL来控制和操纵。预测结果可用于设计极弱光下的全光开关。
2019-03-08 nlin.PS
Observation of periodic optical spectra and soliton molecules in a novel passively mode-locked fiber laser
提出一种利用非线性放大环形镜锁模的全保偏掺铒光纤激光器，无需额外调整即可稳定输出孤子分子，首次观测到具有两个完整周期的周期性光谱，并建立多稳态模型解释该现象。
2024-03-06 nlin.PS physics.optics
Solitons in a trapped spin-1 atomic condensate
我们数值研究了具有铁磁相互作用的原子自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中的一种特殊类型的自旋孤立子。在平均场论下，我们对孤子动力学的研究表明，孤子波函数、质心运动和局域自旋演化是稳定的，并且与最近研究的自旋为1的$^{87}$ Rb凝聚体中的畴结构密切相关.我们讨论一个旋转的参考系，其中的孤子局域空间自旋分布的动力学变得与时间无关。
2006-09-22 cond-mat.other nlin.PS
Noise-induced topological transformations of vortex solitons in optical fibers filled with a cold atomic gas
我们考虑了在光抽运的情况下，在填充冷原子气体的空芯光纤中，光涡旋孤子的形成和传播受光和温度相关的原子涨落的影响。我们展示了不同的微扰引起的完全破坏和光滑变换的局部光学结构在空芯光纤中的拓扑特性。已确定的最大水平的光学和原子的波动，在该孤子制度可以保持。对这些水平的估计显示了在小于玻色-爱因斯坦凝聚体的临界温度的温度下观察光纤的芯填充气体中的光学涡旋孤子的机会。
2013-08-28 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.atom-ph
Observation of dense collisional soliton complexes in a two-component Bose-Einstein condensate
本研究在双组分原子玻色–爱因斯坦凝聚体中利用微波脉冲绕转技术刻印周期自旋图案，实验并理论观测密集孤子阵列的碰撞、形变及暗–反暗孤子等动力学，获得持续碰撞的孤子复合体，为研究孤子气体提供平台。
2024-06-12 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Polarization induced buildup and switching mechanisms for soliton molecules composed of noise like pulse transition states
该研究通过强非线性光学系统揭示了孤子分子的新建立机制，涉及瞬态类噪声脉冲阶段，并阐明了偏振与非线性对状态切换的影响，为信息编码提供潜在应用。
2024-08-20 nlin.PS physics.optics
Dual nature of localized phase defects in the In/Si(111) atomic wire array: impurities and short topological solitons
我们证明了在准一维电荷密度波系统：Si（111）上的铟原子线中存在原子尺度的拓扑孤子。通过扫描隧道显微镜和密度泛函计算，我们发现Si（111）-（8x 2）In表面具有两种不同的突变相翻转结构.一个是由在adatoms，因此，非孤立的性质。另一种是突变的左手征孤子。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.comp-ph
Time-optimal variational control of bright matter-wave soliton
受最近实验的启发，我们提出了通过费什巴赫共振控制原子吸引力的方法，对囚禁在准一维谐振阱中的亮物质波孤子进行时间最优变分控制。更特别的是，我们首先应用含时变分方法推导出捕获孤子形状的运动方程，然后将逆工程与最优控制理论相结合，设计原子相互作用，实现时间最优解压缩。由于时间最优解是bang-bang型的，因此进一步采用平滑正则化来平滑开-关控制器，从而避免了实际中由穿过费什巴赫共振的磁场斜坡引起的加热和原子损失。
2020-09-20 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Multiple atomic dark solitons in cigar-shaped Bose-Einstein condensates
研究了雪茄状玻色-爱因斯坦凝聚体中多重暗孤子的稳定性和动力学性质。我们的研究是出于这样一个事实，即多个物质波暗孤子可能会自然地形成在这样的设置，根据我们最近的工作[物理。101，130401（2008）]。首先，我们研究了暗孤子的相互作用，并表明，良好分离的孤子（即，以相对较低的速度进行碰撞的那些）可以通过类似粒子的运动方程来分析。后者考虑到孤立子之间的排斥（通过有效的排斥势）和系统的限制和维数（通过每个孤立子的有效抛物陷阱）。接下来，基于这样一个事实，即稳定的，分离良好的暗多孤子状态出现的量子谐振子的适当的激发本征值的非线性延续，我们使用Bogoliubov-de Gennes分析，系统地研究这种结构的稳定性。我们发现，对于一个足够大的原子数，多个孤子状态可能是动态稳定的，而对于一个小的原子数，我们预测的动态不稳定性出现的孤子模式的本征频率和固有的激发频率之间的共振效应的凝聚。最后，我们给出了多孤子态的实验实现，包括一个三孤子态，它由两个孤子围绕一个静止的孤子振荡组成。
2009-09-11 cond-mat.quant-gas nlin.PS quant-ph
Dark-bright soliton interactions beyond the integrable limit
在这项工作中，我们提出了一个系统的理论分析暗-亮孤子及其相互作用，最近的进展，原子的两个组件的排斥相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体的动机。特别是，我们研究分析通过一个变分公式内采用的两个孤子的anadministration的两个暗-亮孤子之间的相互作用，在一个均匀的环境中的可积制度以外，通过考虑一般的原子间/原子内的相互作用系数。我们恢复的情况下，亮孤子的相位不同的固定点的可能性。随着组分间相互作用的增加，我们还确定了一个指数不稳定的两个孤子状态，与亚临界音叉分叉。后者引起亮孤子质量的不对称分割，并动态地导致束缚对的自发分裂。在同相亮孤子的情况下，我们解释通过解析近似和监测的直接动力学为什么没有这样的对被识别，尽管它的预测变分分析。
2016-12-14 cond-mat.quant-gas nlin.PS
An atomic bright vector soliton as an active particle
一般来说，孤子是扩展场的结构，它们像孤立的粒子一样运动。两分量自吸引玻色-爱因斯坦凝聚体中可以产生矢量明孤子。如果凝聚体的成分具有不同的化学势，孤子的总自旋可以作为内能库，使孤子成为\emph{active}粒子，能够利用粒子内部携带的能量对抗外力移动-如果存在一种动力学机制，将能量从孤子自旋稳定地转移到孤子运动。在这里，我们提出了这样一个动力学机制，将其嵌入在一个旋量凝聚平均场的更大的系统内的实验可行的方式，并显示如何实现一个孤立子的活性粒子的机制。在什么可以被认为是一个玩具模型的项目超越玩具模型的活性粒子，我们测试的活动机制的鲁棒性，通过探索一系列的变形，以最简单的模型嵌入非线性机制的凝聚系统。
2021-04-30 nlin.PS
A pulsed atomic soliton laser
它示出，同时改变的散射长度的拉长，谐波捕获玻色-爱因斯坦凝聚体从正到负和反转的陷阱的轴向部分，使它成为驱逐，在一个训练的自相干孤子脉冲的结果。每一个脉冲本身就是一个非色散的吸引性玻色-爱因斯坦凝聚体，它会迅速自冷。轴向阱用作波导。通过选择合适的阱几何形状、原子数目和相互作用强度，可以使孤子具有鲁棒稳定性。理论和数值结果表明，这种脉冲原子孤子激光器在目前的实验中是可以实现的。
2004-05-18 cond-mat.soft nlin.PS
Magnetic stripe soliton and localized stripe wave in spin-1 Bose-Einstein condensates
最近在实验上实现了超冷原子气体的自旋-轨道耦合，这为通过调节原子能带色散来设计具有内部空间结构的孤子开辟了一条新的途径。然而，在自旋为1/2的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中，所产生的条纹孤子的类型被限制为暗-暗或亮-亮，并且对于不同的自旋具有相同的密度分布。在这里，我们提出，一般类型的条纹孤子，包括磁条（例如，暗-亮）和局域条纹波（既不亮也不暗），通过调制三个自旋态之间的耦合和原子的线动量，可以在带色散可调的自旋1 BEC中实现。令人惊讶的是，运动的磁条孤子在不同的速度下可以同时具有正和负的有效质量，从而在一定的速度下形成零质量孤子.我们的工作展示了通过带色散工程实现新型孤子的巨大潜力，这可能为在许多物理分支中探索孤子物理提供一种新的途径。
2020-05-10 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Photon-atomic solitons in a Bose-Einstein condensate trapped in a soft optical lattice
研究了软一维光晶格（OL）中无碰撞玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的基态（GS）。我们表明，LFE引起的一个扭曲变形的潜力，非局部的潜力造成的相位变形，和一个有效的自相互作用的冷凝物。其结果是，稳定的光子原子晶格孤子，包括一个光学组件，在软OL的变形的形式，与本地化的物质波分量的组合，产生在蓝失谐设置，没有任何原子之间的直接相互作用。这些实现系统GS的自陷模与由OL势和原子间碰撞相互作用支持的带隙孤子有着本质的不同。随着BEC中原子数的增加，出现了从松散束缚模到紧密束缚模的转变。
2013-05-28 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Nonlinear Spectroscopy and All-Optical Switching of Femtosecond Soliton Molecules
受限结构的出现和斑图形成是在各种物理、化学和生物系统中发现的并发非线性相互作用的特殊表现[1]。光孤子是由各种非线性实现的极端空间或时间限制的标志。这种粒子状结构可以组装成复杂的稳定排列，形成“孤子分子”[2，3]。最近的工作揭示了这些束缚态的振荡内部运动，类似于分子振动[4-8]。这些观察结果引出了一个问题，即“分子”类比的范围有多大，分子光谱学的进一步概念是否适用于这种情况，以及这种内部分子动力学是否可以由外部驱动或操纵。在这里，我们探测和控制这样的超短束缚态的光学振荡器，利用实时光谱和时间相关的外部扰动。我们介绍了二维光谱的线性和非线性的束缚态响应和解决非谐孤子相互作用导致泛音和次谐波的产生。采用非微扰相互作用，我们展示了不同的绑定分离的不同状态之间的全光开关，开辟了超快光谱，光学逻辑运算和全光存储器的新方案。
2019-08-12 nlin.PS physics.optics
Dynamics of interacting cavity solitons
本文推导了Kerr孤子成对波形中的运动方程，分析了由孤子尾部重叠非线性与平移对称性破缺耦合产生的有效相互作用，发现其可为纯排斥或吸引-排斥交替，并在大间距极限下通过数值轨迹验证了理论。
2025-07-10 nlin.PS physics.optics
Searching for missing D'Alembert waves in nonlinear system: Nizhnik-Novikov-Veselov equation
本文研究了(2+1)维NNV方程的行波解、多孤子解和孤子分子，重新发现了非线性系统中缺失的达朗贝尔波，并揭示了孤子分子可被视为特殊的达朗贝尔波。
2020-07-06 nlin.PS nlin.SI
Dissipative Kerr solitons in photonic molecules
许多物理系统显示量子化的能量状态。在光学中，相互作用谐振腔显示出具有分裂本征频率的透射光谱，类似于由键合多原子（即分子）系统中的相互作用状态产生的分裂能级。在这里，我们研究了线性耦合微谐振器中光子双原子分子的非线性动力学，并证明了当激光器被调谐到分裂的能级时，该系统支持形成自执行孤立波。输出对应于频率梳（微梳），其在功率谱分布方面的特性在单模（原子）系统中是无法达到的。光子分子微梳是相干的、可再现的，并且在用几毫瓦的激光功率操作时达到高转换效率和光谱平坦度。这些特性有利于微梳与半导体激光器技术的异质集成，并促进在光通信、光谱学和天文学中的应用。
2020-07-06 nlin.PS physics.optics
On-demand harnessing of photonic soliton molecules
孤子分子是非线性光学系统中最重要的模式。在锁模光纤激光器中实验性地产生具有所需时间间隔的SM是一个挑战。在这里，我们提出并实现了一个实验方案，利用SM动力学的激光设置。特别地，我们在由二阶群速度色散和色散损耗控制的锁模激光器中定制SM：色散的实部保持色散和非线性之间的平衡，而色散损耗决定增益和损耗的平衡。实验结果表明，色散损耗使得有可能选择所需的值的时间间隔（TS）在绑定的SM对系统中。SM的中心波长的可调谐性和相应的滞后也被解决。所展示的制度允许我们创建多个SM与预选值的TS和中心波长，这表明了我们的设置的光学数据处理方案的设计的潜力。
2022-02-05 nlin.PS physics.optics quant-ph
Fast Synergetic Simulation to Study Slow Evolution of Soliton Patterns in Optical Resonators
University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩分校）；Racah Institute of Physics, The Hebrew University（希伯来大学拉卡物理研究所）
针对光学谐振器中孤子模式缓慢演化问题，提出协同方法消除快速阻尼自由度，实现千至十万倍加速，并成功模拟三孤子和八孤子分子动力学。
2026-09-10 nlin.PS
Tunneling Dynamics Between Atomic Bright Solitons
研究了原子间具有吸引接触相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体中两个亮孤子之间的隧穿行为。解析地描述了包含隧穿粒子和振荡周期的显式隧穿性质，表明周期隧穿形式是非线性约瑟夫森型振荡。研究结果表明，孤子的呼吸行为来源于有效双势阱中的隧穿机制，这与Akhmediev呼吸子和K-M呼吸子的调制不稳定性机制有很大不同.此外，我们还得到了两个孤子相互作用的相图，其中包含了隧穿性质、类粒子性质、干涉性质和共振相互作用。基于定义的临界距离$d_c$和空间干扰周期$D$，阐明了它们的显式条件。
2016-10-09 nlin.PS physics.atom-ph quant-ph
Weyl solitons in three-dimensional optical lattices
外尔费米子是存在于外尔半金属材料中的无质量手征准粒子。与Weyl半金属中不寻常的电子结构相关的拓扑表面态最近在线性体系中得到了证实。超冷原子气体在三维光晶格中具有激光辅助隧穿效应，可用于模拟Weyl半金属，包括原子玻色-爱因斯坦凝聚体碰撞非线性引起的非线性效应。我们证明，这种设置引起的拓扑状态的形式外尔孤子在表面的底层光晶格。这些非线性模式，是非常强大的，分叉从线性状态为一个给定的准动量。外尔孤子可以用来设计一种有效的控制方案，用于光-物质相互作用物理中受拓扑保护的激发的单向传播。在最近引入的Majorana和Dirac孤子之后，本文提出的Weyl孤子构成了拓扑孤子家族中的第三个（也是最后一个）成员。
2018-04-03 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Thermal lensing-induced soliton molecules in beta-phase Gallium Oxide
近年来，由于β-氧化镓（β- \ce{Ga2O3}）在太阳能技术的光电子学和光子学中的应用，特别是在盲紫外光电探测器太阳能电池（SBUV）设计中的巨大潜力，β-氧化镓（β- \ce{Ga2O3}）已经成为研究最多的氧化镓多晶型物的同晶型物。为了优化其在这些应用中的使用，并确定可能的新功能，其基本属性的知识是相关的。在这方面，我们对β- \ce{Ga2O3}的光学、热学和电学性质进行了实验研究，为具有克尔非线性的宽带无机透明半导体提供了证据。在SBUV传感实验中探测到的材料的热光特性突出了相当大的热扩散，其特征在于沿光束路径的温度梯度，光束位置的二次曲线，并促进折射率随温度的变化。实验观察到的克尔非线性与热致双折射一起，毫不含糊地指向一个可能的孤子分子的形成过程中的高强度场在β- \ce{Ga2O3}的传播。为了把这个猜想上一个坚实的地面，我们提出了一个理论分析，在1+1空间维度的立方非线性薛定谔方程的基础上，其中热透镜创建一个有效的潜在的二次光束位置的坐标。利用非等谱逆散射变换方法，得到了传输方程的精确单孤子解。这种解决方案的特点是纠缠脉冲形成孤子分子的束缚态，其中脉冲或多或少地纠缠取决于系统的特征参数。
2021-09-16 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.optics
Quantum Reflections of Nonlocal Optical Solitons in a Cold Rydberg Atomic Gas
量子反射是指在没有经典转折点的情况下反射概率不为零。由于其基础性、有趣的物理性质和潜在的实际应用价值，人们对这类反射现象给予了极大的关注。本文提出了一种利用色散区的电磁感应透明实现非局域非线性光束在冷里德伯原子气体中的量子反射的方案。基于里德伯原子之间的长程相互作用，我们发现该系统支持低功率的非局域光孤子。这种非局域孤子可以显示反射，捕获和传输之间的急剧转变时，由存储在另一个里德堡态的门光子产生的线性吸引势散射。与以往研究的常规物理系统不同，Rydberg原子气体中非局域光孤子的量子反射表现出有趣的反常行为，可以通过调节探测光场的入射速度和强度以及Rydberg原子气体固有的Kerr非线性的非局域性来主动调控.所得结果不仅对发展里德伯非线性光学有重要意义，而且对表征里德伯气体的物理性质和设计新型的非线性光学器件也有一定的帮助。
2020-05-20 nlin.PS physics.atom-ph physics.optics
Massively parallel optical-soliton reactors
锁模激光器已被广泛用于研究光孤子之间的相互作用，包括可以被视为“光子分子”的束缚孤子态。然而，传统的锁模激光器最多只能容纳几个孤子，这意味着在受控的实验条件下，涉及大量孤子的随机行为不容易研究。在这里，我们报告使用的光声锁模光纤激光器，以创建数百个时间陷阱或“反应器”内，多个孤子可以被隔离和控制全球和个别。我们实现了按需合成和这些并联反应器内的孤子分子的解离，以这种方式展开了一个新的全景的不同的动态，其中可以研究多孤子相互作用的统计。这些结果在全光信息处理和超快脉冲激光控制中具有重要意义。
2020-04-23 nlin.PS physics.optics
Resonant Kushi-comb-like multi-frequency radiation of oscillating two-color soliton molecules
具有两个不同的反常色散区域的非线性波导可以支持分子状双色脉冲化合物的形成。它们由两个紧密结合的子脉冲组成，频率轨迹被巨大的频率间隙分开。扰动这种双色脉冲复合物会触发周期性的振幅和宽度变化，让人联想到分子振动。随着扰动强度的增加，脉冲复合的动力学从谐波振荡转变为非线性振荡。周期性振幅变化使得脉冲复合能够耦合到色散波，从而导致多频辐射的共振发射。我们证明了共振的位置可以精确地预测相位匹配条件。如果复合脉冲由一对相同的子脉冲组成，固有的对称性会导致共振谱的简并。弱扰动提升了现有的简并，并导致共振线分裂成多条线。强扰动导致更复杂的发射光谱，其特征在于由共振切伦科夫辐射和额外的四波混频过程引起的分离光谱带。
2022-08-29 nlin.PS physics.comp-ph
Observation of Discrete 1D Solitons in an Optically Induced Lattice in Rubidium Atomic Vapor
Institute of Physics（物理研究所）；University of Zagreb（萨格勒布大学）
该研究在 rubidium 原子蒸气中光学诱导晶格中观察到离散一维孤子，通过平衡离散衍射与非线性原子介质中的自聚焦，实现了孤子的形成。
2026-10-08 nlin.PS physics.atom-ph physics.optics
Two-color soliton meta-atoms and molecules
本文研究非线性波导中双色孤子分子的束缚机制，提出基于交叉相位调制的吸引势阱模型，揭示强-弱脉冲构成元原子及等幅脉冲构成分子的动力学行为，并发现周期性振幅变化可引发Kushi梳状多频辐射。
2023-03-02 nlin.PS physics.comp-ph physics.optics
