Ultrashort light bullets described by the two-dimensional sine-Gordon equation
通过将约化微扰技术应用于二能级模型，在慢变包络近似下，提出了一个控制飞秒时空光孤子在Kerr介质中传输的一般二维sine-Gordon演化方程.直接的数值模拟表明，在长波近似相反，没有崩溃发生，和鲁棒的（2+1）维超短光子弹可以形成从适当选择的几个周期的输入时空波的形式。与二次非线性的情况相反，光子弹在空间和时间上都是振荡的，因此不是稳态块。
2011-02-07 physics.optics
Stabilization of light bullets in nonlinear metamaterial waveguides
本文对时空孤子（光子弹）在非线性异向介质波导中的传输进行了理论研究。我们的理论研究是基于制定拉格朗日变分分析与一个合适的Anasterian其次是分步傅立叶方法，在确认的结果前数值。特别强调的是，得到的条件，系统参数的稳定动力学的负，以及正折射率制度的超材料波导。与传统介质类似，三维（3D）光子弹在仅具有克尔型非线性的超材料中是高度不稳定的。然而，在负折射率区的超材料，光子弹的稳定传播可能会发生在正常的色散区与散焦立方非线性和聚焦五次非线性平衡。在常规情况下，稳定的动力学的情况下，也观察到的异常色散与聚焦立方非线性和散焦五次非线性的正折射率制度。为了验证超材料中三维光弹的孤子性质，我们还数值研究了两个光弹的碰撞动力学。研究表明，在竞争的三次和五次非线性异向介质中，时空孤子在与另一个时空孤子碰撞后，除了相移外，没有任何变化。线性和非线性效应之间的不适当平衡导致在相互作用后形成具有大量能量的扭曲形式的子弹分子，并且从长远来看，光子弹的振荡增长并且子弹变成细丝。我们在超材料的负折射率和正折射率区域中都观察到了相同的碰撞动力学。
2022-03-04 nlin.PS nlin.SI physics.optics
Accessible Light Bullets via synergetic nonlinearities
我们介绍了一种新形式的稳定的时空自陷光包源于本地和非本地非线性的相互作用。脉冲自陷光束在介质中的电子和分子的非线性响应，以证明空间和时间的影响可以解耦，允许独立的调谐。数值计算表明，（3+1）维轻弹和反弹，即。e.在实验可行的条件下，在重取向介质中可以产生嵌入稳定的（2+1）维非局域空间孤子中的亮、暗时间孤子。
2009-03-27 nlin.PS physics.optics
Spatiotemporal steering of non-diffracting wavepackets
本研究聚焦时空非衍射波包（光子弹）在时空变化介质中的动力学，提出通过时空折射将单色聚焦光束转化为指定速度的光子弹，且可通过设计时空边界折射率分布可编程调控其群速度与传播方向，为电磁波包时空调控提供新途径，在多领域有潜在应用。
2025-01-17 physics.optics
Light bullets in Bessel optical lattices with spatially modulated nonlinearity
研究了具有线性和非线性折射率异相调制的贝塞尔光晶格支持的光弹的稳定性。我们发现，空间调制的非线性显着修改的形状和稳定域的轻子弹。只要峰值强度不超过临界值，所述的子弹可以是稳定的。我们表明，稳定域的传播常数的宽度可以通过改变非线性调制深度来控制。特别是，我们表明，稳定子弹的最大能量的增长与非线性调制深度。
2009-06-19 nlin.PS physics.optics
Vortical light bullets in second-harmonic-generating media supported by a trapping potential
我们引入了一个三维（3D）的光学介质模型与二次（$χ^{(2)}$）的非线性和一个有效的二维各向同性谐振子（HO）的潜力。虽然众所周知，具有嵌入涡的3D χ^2孤子（“涡光子弹”）在自由空间中是不稳定的，但我们证明了它们在本模型中具有广泛的稳定区域，并得到HO势的支持，以对抗分裂不稳定性。变分近似（VA）可以准确地预测涡旋孤子的形状。它们存在于总能量的阈值（范数）之上和另一个临界值之下，该临界值确定稳定性边界。存在阈值消失是参数空间的一部分，取决于失配参数，这是通过与2D对应系统的比较来解释的。在稳定性边界以上，涡的形状振荡，周期性地打破其轴对称形式并恢复它。纵向运动的涡之间的碰撞也进行了研究。在相对较小的速度值下，碰撞是强非弹性的，将两个碰撞的涡旋分成三个，具有相同的涡度。研究结果表明，利用内禀涡度可以产生稳定的三维光孤子。
2013-03-18 physics.optics
Spatiotemporally Localized Multidimensional Solitons in Self-Induced Transparency Media
“光子弹”是一种在空间和时间上都具有局域性的多维孤子。我们证明了这种孤子存在于二维和三维自诱导透明介质中，并且是完全稳定的。我们的近似解析计算，支持和直接数值模拟验证，产生一维Sine-Gordon孤子的多维推广。
2000-02-03 nlin.PS physics.optics
Collisions of Light Bullets with Different Circular Polarizations
本文数值模拟反常色散聚焦Kerr介质中左右圆偏振时空光子弹的碰撞，揭示横向谐振子轨迹导致的迎头与切向碰撞及非弹性束缚产物。
2024-05-14 nlin.PS physics.optics
Light gap bullets in defocusing media with optical lattices
本文在散焦非线性周期介质中提出并数值验证了位于第一有限带隙内的三维光隙子弹，包括隙孤子和拓扑荷m=1的涡旋，补充了周期介质中缺失的三维时空局域模式类型。
2023-03-08 physics.optics
Dissipative light bullets in a doped and weakly nonlocal optical fiber
本文提出扩展的(3+1)维非局域复Ginzburg-Landau方程描述光纤放大器中耗散光弹动力学，利用变分技术推导耦合常微分方程组并建立稳定性判据，通过直接积分展示了稳定的自组织时空光弹。
2023-05-18 nlin.PS physics.optics
Extreme Events in Resonant Radiation from Three-dimensional Light Bullets
我们报告的测量显示极端事件的统计共振辐射发射的时空光子弹。我们追溯这些极端事件的起源回到不稳定性，导致陡峭的梯度的时间轮廓的强光子弹，发生在初始的崩溃动态。数值模拟再现的共振辐射的极端值的统计被发现是内在地联系到同时发生的时间和空间的自聚焦动力学。输入能量和空间相位曲率的小波动解释了观察到的极端行为。
2014-04-03 physics.optics
Slow-light optical bullets in arrays of nonlinear Bragg-grating waveguides
我们演示了如何独立控制慢光的空间和时间动态。我们发现，特别设计的非线性波导阵列与相移布拉格光栅展示了频率无关的空间衍射附近的光子带隙的边缘，在那里的光的群速度可以大大减少。我们在数值模拟中表明，这样的结构允许在设计和控制色散特性的很大的灵活性，并打开了一个有效的时空自陷和形成慢光光学子弹的方式。
2006-05-23 physics.optics
Nonlinear lossy light bullets in self-focusing media with nonlinear absorption
我们回顾了非线性，多维局域波的平稳传播是持续的自聚焦和非线性损失之间的动态平衡的属性。它们的有限能量版本保留了光子弹的行为，远远超出了特征衍射或散射距离，并在障碍物后重建。存在具有最大强度和损耗的优先损耗光弹，其仅由介质的光学性质定义，其是由具有自聚焦非线性和非线性损耗的介质支持的最稳定的非锥形局域波。当非线性吸收阻止坍缩时，这种优先损耗光弹在类高斯波包的自聚焦过程中充当吸引子，这一事实可以解释在具有异常色散的介质中观察到的光丝动力学的相关特性。
2017-12-23 physics.optics
Stabilization of three--dimensional light bullets by a transverse lattice in a Kerr medium with dispersion management
我们证明了一种可能性，以稳定的三维时空孤子（“轻子弹”）在自聚焦克尔介质中的纵向方向（与群速度色散交替之间的正值和负值）和周期性调制的折射率在一个横向方向的色散管理的组合的装置，出两个。分析是基于变分近似（直接三维模拟的结果将在后续工作中报告）。在模型的参数空间中确定预测的稳定区域。它的特点是折射率的横向调制的必要强度的最小值，和有限的最小和最大值的孤子的能量。对前一特征也作了分析性的解释。
2005-03-08 physics.optics
Spatiotemporal solitons in dispersion-managed multimode fibers
提出了多模光纤中三维孤子的色散管理方案。它是由抛物型封闭势结合立方自聚焦作用在横向平面。DM图采用异常和正常群速度色散交替段的形式。以前，时间DM孤子在单模光纤中进行了详细的研究，和一些解决方案的二维时空“光子弹”，DM稳定，被发现在一个平面波导模型。通过数值计算，我们证明了三维时空孤子的稳定性由通常的DM强度参数$S$决定：在$ S<S_{0}\approx 0.93$处是准稳定的，在$S>S_{0}$处是完全稳定的.构造了稳定的涡旋孤子。我们还考虑了三维孤子之间的碰撞，在轴向和横向方向。相互作用是准弹性的，包括在横向平面中执行穿梭运动的孤子之间的周期性碰撞。
2020-11-10 nlin.PS physics.optics
Spatial cage solitons -- taming light bullets
多模非线性光学提供克服纤维光学的长期存在的限制，紧密地相位锁定几个空间模式，并使波包能够通过多模光纤的相干传输。在中空充气光纤中，将多mJ脉冲时间压缩到几个周期的持续时间时遇到了类似的问题。将光纤长度扩展到6米，中空光纤最近达到了1 TW的峰值功率。然而，尽管中空纤维压缩机的显著效用及其广泛应用，但是，不存在分析模型以使能够洞察最大压缩率和峰值功率的缩放行为。在这里，我们扩展了最近推出的形式主义，用于描述锁模的空间模拟的情况下锁定空间光纤模式在一起。我们的形式主义揭示了两个孤立子分支的异常模式色散的共存，并表示形成稳定的时空光子弹，这将是不稳定的自由空间，类似于锁模理论中的时间笼孤子。我们的模型能够更深入地理解这种光子弹形成背后的物理过程，并预测多模孤子在比以前认为可能的更广泛的光纤类型中的存在。
2021-06-15 physics.optics
Terahertz brightness at the extreme: demonstration of 5 GV/m, 17 T low frequency λ3 terahertz bullet
光源的亮度定义了它对科学中非线性现象的适用性。由于与单周期太赫兹脉冲相关联的宽带宽和长波长以及由于缺乏太赫兹波前校正器，被限制在衍射受限光斑尺寸的明亮低频太赫兹（< 5THz）辐射是目前的障碍。在这里，使用目前的技术系统，我们采用了一个新的概念太赫兹波阵面操纵和聚焦优化。我们证明了太赫兹能量的时空限制在其物理极限的最小可能的三维光子弹体积的λ立方。这导致了一个新的非常明亮的太赫兹辐射的制度，达到40 PW/m2的强度。所提出的工作集中在子5太赫兹范围内使用小口径有机晶体DSTMS和OH 1。所获得的峰值场高达5 GV/m和17特斯拉的数量级高于任何报告的单周期场振荡在整个太赫兹范围内从基于激光的系统和超越大型加速器系统。所提出的结果预计将有很大的影响，未来的非线性太赫兹应用在不同的科学学科。
2014-07-07 physics.optics
Topological Spatiotemporal Mode-Locked Lasers
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics（武汉光电国家实验室）；School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学光学与电子信息学院）；Hubei Optical Fundamental Research Center（湖北省光学基础研究中心）；Optics Valley Laboratory（光谷实验室）
该研究提出并演示了一种由模分复用赋能的新型拓扑时空锁模光纤激光器，可精确控制时空孤子，其形成的拓扑时空晶格能产生稳定孤子，还为探索相关物理提供了宝贵平台。
2026-10-09 physics.optics
Mechanisms of Spatiotemporal Mode-Locking
锁模是一个过程，其中光学谐振腔的不同模式通过非线性相互作用建立稳定的同步。这种自组织是光源的基础，使许多现代科学应用成为可能，例如超快和高场光学和频率梳。尽管如此，锁模几乎完全是指光在一维时间内的自组织。在这里，我们提出了一种理论方法，吸引子解剖，理解三维（3D）时空锁模（STML）。关键的想法是找到，为每个不同类型的3D脉冲，一个特定的，最小的简化模型，从而确定负责其形成和稳定性的重要腔内效应。对结果的直觉来自“最小损耗原理”，即激光器努力找到最小损耗（最大化增益提取）的腔内光的配置。通过这种方法，我们确定和解释几种不同形式的STML。这些新的相位的相干激光在1D中没有类似物，并通过三维场的实验测量得到支持，揭示了包括多于$10^7$腔模式的STML状态。我们的研究结果应该有助于发现和理解新的更高维形式的相干光，这反过来又可能使新的应用。
2019-11-21 nlin.PS physics.optics
Spatio-temporal optical vortices
我们提出的第一个实验证据，支持的理论和模拟，时空光学涡旋（STOVs）。量子化STOVs是短光脉冲在物质介质中非线性崩溃和随后传播的基本要素。STOV由电磁场中的环形零点组成，其相位是螺旋形的，形成与传播脉冲同心并跟踪传播脉冲的动态环面。根据材料色散的符号，局部电磁能流围绕STOV是鞍形或螺旋形。STOV是保守的拓扑电荷，它们可以同时成对地产生，或者从一个空点产生。我们的结果，这里获得的光脉冲崩溃和空气中的抑制，是推广到广泛的类的非线性传播波。
2016-04-12 physics.optics
Programmable control of the spatiotemporal quantum noise of light
针对多模非线性光学系统噪声累积限制性能的问题，提出通过主动波前整形可编程控制光的时空量子噪声的方法，可将光束噪声较线性衰减再降12 dB至接近量子散粒噪声极限，为非线性多模技术突破噪声限制提供了新路径。
2025-09-03 physics.optics
