Impact of higher-order effects on dissipative soliton in metamaterials
研究了三阶色散(TOD)、四阶色散(FOD)、五阶非线性(QN)、自陡(SS)和二阶非线性色散(SOND)等高阶效应对异向介质中耗散孤子(DS)动力学行为的影响。考虑每个高阶效应作为一个扰动的系统和以下拉格朗日变分方法,我们证明了稳定的动态DS之间的相互作用的结果,不同的高阶效应。我们还进行了数值分析,以确认分析结果。
2020-07-17 nlin.PS
From Solitons to Rogue Waves in Nonlinear Left-Handed Metamaterials
在目前的工作中,我们探索孤子和类无赖波的解决方案,在传输线模拟的非线性左手材料。这种非线性是由最近开发的铁电钛酸锶钡(BST)薄膜电容器设计所激发的电压依赖性和对称电容来表示的。我们开发了相应的非线性动力学晶格,以及通过多尺度扩展到一个非线性薛定谔(NLS)模型的一个给定的载波的包络,它的减少。简化的模型可以具有聚焦或散焦的非线性,这取决于载波的频率(波数)。然后,我们考虑的鲁棒性的不同类型的孤立波的简化模型内的原始非线性左手介质。我们发现,亮孤子和暗孤子都存在于一个合适的参量机制中,在这个机制中,NLS的简化是有效的。此外,对于合适的初始条件,我们观察到一个流氓波类型的行为,显着不同于经典的游隼流氓波的演变,包括最显着的分裂成多个波峰的解决方案的一个单一的游隼样图案。最后,我们触及的行为广义成员的家庭的游隼孤子,即Akhmediev呼吸和Kuznetsov-Ma孤子,并探讨这些如何演变的左手传输线。
2016-11-30 nlin.PS
Oppositely Directional Coupler: Example of the Forward Backward Waves Interaction in the Metamaterials
本文研究了耦合电磁波在非线性耦合器和由正负折射率交替波导组成的非线性波导阵列中的传播。在这些器件中实现了前向波和后向波的相互作用。讨论了由负折射率非线性介质制成的单通道或双通道非线性反向耦合器中的间隙孤子。通常的波导阵列的推广是锯齿形阵列。由于锯齿形配置,存在最近和次最近相邻波导之间的相互作用。耦合波的演化方程组具有描述电磁脉冲在阵列中运行的稳态解。数值模拟表明,这些孤立波的鲁棒性。
2014-09-27 nlin.PS
Ultra-short solitons and kinetic effects in nonlinear metamaterials
对描述超短脉冲在负折射率介质中传输的修正非线性薛定谔方程进行了稳定性分析。此外,利用量子统计的方法,我们推导出的动力学方程的脉冲,使得它有可能分析和描述的部分相干的超材料。结果表明,一种新的短脉冲孤子可以在介质中传播,这是一种解析解。
2006-01-29 nlin.PS physics.optics
Nonlinear waves at the free surface of flexible mechanical metamaterials
该研究探究了基于旋转方块机制的柔性机械超材料自由表面的非线性脉冲传播,证实其可支持稳定的表面非线性脉冲,揭示了脉冲与线性色散表面模相互作用越小稳定性越高的规律,并给出了优化几何结构的指南。
2022-11-17 nlin.PS physics.app-ph
Nonlinear properties of left-handed metamaterials
我们分析了具有负折射的微结构材料,即所谓的左手材料的非线性特性。我们考虑了一个二维周期性结构的金属丝阵列和开口环谐振器嵌入到非线性介质,并计算了有效的非线性介电常数和磁导率。我们证明了磁导率对场强的依赖性,允许改变材料从左手到右手和回来。这些效应可以看作是外场变化引起的透射特性的二阶相变。
2003-03-21 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Discrete breathers in nonlinear magnetic metamaterials
由开口环谐振器或$U-$型元件组成的磁性超材料由于弱耦合,在太赫兹和光频区可能会表现出离散效应。我们考虑一个模型一维超材料形成的离散阵列的非线性开口环谐振器与每个环与其最近的邻居相互作用。现场的非线性和弱耦合之间的个别阵列元素的外观的离散呼吸激发或固有的本地化模式,无论是在能量守恒和耗散系统。我们分析离散的单和多呼吸激发,以及一个特殊的呼吸配置形成的磁化畴壁,并调查其流动性和磁性能,他们的存在诱导系统。
2006-09-11 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Spatial nonlinearity in anisotropic metamaterial plasmonic slot waveguides
研究了由具有正克尔型非线性的各向异性材料芯和两个半无限金属区域构成的等离子体缝隙波导的主要非线性解。首先,我们表明,对于一个高度各向异性的对角椭圆形核心,非对称模式的分叉阈值从GW/m的各向同性的情况下的阈值降低到50 MW/m的一个表示强烈增强的空间非线性效应,和非对称模式的色散曲线的斜率保持正值,至少在分叉附近,这表明一个稳定的模式。其次,我们表明,对于双曲的情况下,没有物理意义的非对称模式,有效的非线性的符号可以成为负的。
2016-09-06 nlin.PS physics.optics
Chimera states in networks of locally and non-locally coupled SQUIDs
超导量子干涉器件(SQUID)的平面和线性阵列在微波中作为非线性磁性超材料工作。这种{ \em SQUID超材料}是作为模拟几种非线性动力学现象的试验台的范例系统。SQUID是高度非线性的振荡器,由于它们的互感,它们通过磁偶极-偶极力耦合在一起;这种耦合近似地随着它们的距离的倒数立方而衰减,即例如,它是非本地的。然而,它可以近似为本地(最近邻)耦合,在许多情况下足以捕捉SQUID超材料的动力学的本质。对于任何类型的耦合,它的数值表明,嵌合状态以及其他空间非均匀状态下,可以产生在SQUID超材料的时间依赖性的施加磁通量适当选择的初始条件。这些国家的出现的机制进行了讨论的多稳定性的个人SQUID在其谐振频率和吸引子拥挤效应耦合的非线性振子系统的属性。有趣的是,在SQUID超材料中嵌合态的产生和控制可以在SQUID超材料初始静止时存在恒定(dc)通量梯度的情况下实现。
2019-02-06 nlin.PS
Gradient catastrophe and Peregrine soliton in nonlinear flexible mechanical metamaterials
本研究利用梯度灾变理论的正则化方法,在柔性力学超材料(旋转单元链)中理论并数值证明了极端波事件(Peregrine孤子)的产生,并发现弱损耗会减小振幅并延迟其出现。
2025-03-31 nlin.PS physics.class-ph
Hybrid Breathers in Nonlinear $\mathcal{PT}$-Symmetric Metamaterials
在二维平面宇称-时间-($\mathcal{PT}$ -)对称非线性磁性超材料上,由增益和损耗平衡的开口环二聚体组成,可以找到离散的呼吸子解,我们扩展了这些研究,并通过数值计算揭示了呼吸子谱中存在具有一定频率的稳定的长寿命振荡.我们描述了这些振荡的解析呼吸理论,并表明,它们可以被解释为呼吸振荡和平面波的叠加。我们为这些解决方案创造了术语“混合呼吸器”解决方案。
2019-12-10 nlin.PS 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
Nonlinear left-handed metamaterials
我们分析了具有负折射的微结构材料,即所谓的左手材料的非线性特性。我们证明了磁导率对场强的依赖性,允许改变材料的性质,从左到右手和回来。利用时域有限差分方法,研究了波在非线性左手介质平板中的传输,并预测了时间孤子的存在。我们还表明,非线性左手材料可以支持TE和TM偏振的自陷局域光束,空间电磁孤子。这种孤子表现为对称或反对称的单峰和多峰光束,它们的存在是由于磁非线性和负磁导率的有效区域。
2004-10-27 nlin.PS physics.gen-ph physics.optics
Vector solitons in nonlinear isotropic chiral metamaterials
从麦克斯韦方程组出发,利用约化微扰法导出了各向同性非线性手征材料中电磁场沿固定方向传播的两个Beltrami分量的耦合非线性薛定谔(NLS)方程组.用单共振Lorentz模型计算介电常数和磁导率,用Condon模型计算手征参数,在某些光谱区域,当忽略非线性和手征参数足够大时,两个Beltrami分量中的一个表现出负的实折射率。可能存在一个子区域,其中NLS方程的系统可以由Manakov系统近似。在该光谱子区中可以形成暗-亮、暗-暗和暗-亮矢量孤子。
2011-11-18 nlin.PS physics.optics
Solitons and decoherence in left-handed metamaterials
我们提出了精确的电磁孤立脉冲,可以在实验中获得的非线性左手材料。研究了脉冲退相干对部分非相干电磁波调制不稳定性的影响。研究结果有助于更好地理解非线性电磁脉冲在负折射率介质中的传播。
2005-04-04 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Higher-order effects and ultra-short solitons in left-handed metamaterials
从麦克斯韦方程组出发,利用约化微扰法导出了描述非线性左手材料中超短光孤子的二阶和三阶非线性薛定谔方程。我们找到必要的条件,并推导出精确的明亮和黑暗的孤子解的电场和磁场包络这些方程。
2009-02-23 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Wave propagation in one-dimensional nonlinear acoustic metamaterials
波在非线性声学超材料中的传播与在传统的线性声学超材料中的传播有着本质的不同。在这篇文章中,我们考虑了两个一维NAM系统,分别具有一个双原子和一个四原子Meta晶胞。我们研究了波的衰减、能带结构和分叉,以证明新的非线性效应,它可以显着扩展弹性波抑制的带宽,并导致非线性波现象。结合谐波平均法、延拓算法和李雅普诺夫指数研究了系统的频率响应、非线性模态、周期解的分岔和混沌。研究了系统的非线性共振现象,分析了阻尼对系统超混沌吸引子的影响。此外,在低能和高能轨道之间还发现了一种“量子”行为。这为进一步理解和应用NAMs提供了重要的理论基础。
2017-03-16 nlin.CD nlin.PS physics.class-ph
Study of plasmonic slot waveguides with a nonlinear metamaterial core: semi-analytical and numerical methods
建立了两种不同的模型来研究横向磁稳态解在一维各向异性非线性等离子体结构中的传播,该结构由嵌入两个半无限金属包层之间的Kerr型非线性超材料芯制成。第一个模型是半解析的,在该模型中,我们假设各向异性非线性仅取决于电场的横向分量,并且非线性折射率修改与线性折射率修改相比较小。这种方法使我们能够推导出解析的雅可比椭圆函数的场分布和非线性色散关系。第二个模型是完全数值的,它是基于有限元法,其中所有的电场的分量被认为是在克尔型非线性没有假设的非线性折射率的变化。我们的有限元模型是有效的,超越弱非线性制度,推广了著名的单组分固定功率算法,通常使用。主要情况下的例子进行了研究,包括具有较强的空间非线性效应在低功率。通过在非线性超材料芯中使用增益介质来减少损耗问题。
2016-11-26 nlin.PS physics.comp-ph physics.optics
Envelope vector solitons in nonlinear flexible mechanical metamaterials
本文通过集总单元建模与多重尺度半离散分析,证明柔性机械超材料链可支持由亮/暗旋转孤子与扭结状纵向分量构成的二分量包络矢量孤子。
2024-06-14 nlin.PS nlin.SI physics.class-ph
Gain-Driven Discrete Breathers in PT-Symmetric Nonlinear Metamaterials
介绍了一种由具有增益和损耗的开环二聚体组成的一维宇称时间(PT)对称非线性磁性超材料。当非线性是不存在的,我们发现一个确切的一个破碎的PT相位之间的过渡;在前者的系统具有两个带隙的频谱的形状确定的增益和损耗系数,以及单元间的耦合。在非线性的存在下,我们数值计算表明,作为一种新型的长寿命的稳定的离散呼吸子的增益/耗散匹配的结果,可以形成以下的带的下分支没有衰减。在这些局域模式中,能量在两个相邻的分裂环之间几乎相等地分配,一个分裂环具有增益,另一个分裂环具有损耗。
2013-04-05 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.optics
Strongly Nonlinear Wave Propagation in Elasto-plastic Metamaterials: Low-order Dynamic Modeling
针对非线性弹性超材料低阶模型忽略塑性等历史依赖效应的局限,本研究提出一种基于晶格的弹塑性动力学建模框架,通过求解微分代数方程并借鉴经典理论演示方法,为超材料强非线性波传播分析提供了新途径。
2024-07-29 nlin.PS physics.app-ph
Modulation instability in nonlinear flexible mechanical metamaterials
本文通过集总元件建模与多尺度方法推导非线性薛定谔方程,研究一维柔性力学超材料中调制不稳定性的产生条件,并揭示旋转-位移耦合的关键作用,为非线性超材料设计提供稳定或失稳准则。
2022-11-15 nlin.CD nlin.PS physics.app-ph
Bifurcation Results for Traveling Waves in Nonlinear Magnetic Metamaterials
该研究针对含损耗与外部驱动的一维非线性谐振器阵列磁性超材料模型,用Melnikov分析探究周期与局域行波的存在性、持续性及线性稳定性,发现耗散或驱动可调控解的稳定性,且解析结果与数值计算吻合。
2024-01-24 math-ph math.MP nlin.PS
Computational frameworks for homogenization and multiscale stability analyses of nonlinear periodic metamaterials
本文提出了一个一致的计算框架,用于具有周期性微结构的率无关固体的多尺度一阶有限应变均匀化和稳定性分析。基于多尺度虚功率原理,建立了基于先验离散化微结构的均匀化方程,并推导了均匀化应力和切线模量的矩阵表达式.均匀化结果在第一次分叉开始时失去有效性,这可以通过多尺度稳定性分析来计算。多尺度不稳定性包括:a)通过Bloch波分析计算的微尺度结构不稳定性;和b)通过对均匀化切线模量的秩-1凸性检查计算的宏观尺度材料不稳定性。详细介绍了Bloch波分析的实现方法,包括波矢空间的选择和从复值Bloch波中提取实值屈曲模态。详细介绍了三种求解约束特征值问题的方法--两种凝聚方法和一种基于零空间的投影方法。均质化和稳定性分析的实现进行了验证,包括超弹性和弹塑性超材料的数值例子。各种微尺度屈曲现象也证明了通过检查几个代表性的超材料的例子。与理论结果一致,数值结果表明,微观长波屈曲可以等效检测的秩1凸性的均匀化切线模量的损失。
2020-10-05 cs.CE nlin.PS