Spatial control of the competition between self-focusing and self-defocusing nonlinearities in one- and two-dimensional systems
我们引入了一个系统的竞争自聚焦（SF）和自散焦（SDF）的条款，它们具有相同的缩放尺寸。在一维（1D）系统中，该设置由SF三次项乘以δ函数$δ(x)$和空间均匀SDF五次项的组合提供。这个系统产生了最一般的1D-Townes孤子族，整个家庭是不稳定的。然而，它是完全稳定的有限宽度正则化的$δ$功能。结果是通过数值和分析方法。我们还考虑了系统的对称对正则化的$δ$ -功能，从而产生了丰富的对称，反对称，和非对称孤子，连接的分叉环，占打破和恢复的对称性。孤子家庭在二维版本的单和双δ功能系统也进行了研究。对于光学中的空间孤子和玻色-爱因斯坦凝聚体中的空间孤子，可以实现一维和二维设置。
2014-08-29 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Stabilization of higher-order vortices and multi-hump solitons in media with synthetic nonlocal nonlinearities
研究了高阶激发态，如涡旋孤子和多峰孤子，在具有不同非局域横向尺度的合成、竞争聚焦和散焦非线性的非局域介质中的演化。结果表明，引入适当的竞争效应，可以使拓扑荷m>2的涡旋孤子以及峰数p>4的一维多峰孤子稳定化，这些孤子在具有聚焦非线性的自然非局域介质中都是高度不稳定的.
2008-12-02 nlin.PS physics.optics
Multiple soliton compression stages from competing plasma nonlinearities in mid-IR gas-filled hollow-core fibers
本文研究了3.0 μm中红外泵浦的石英空心反共振光纤中的孤子-等离子体相互作用。我们观察到多个孤子自压缩阶段，由于不同的阶段，无论是自聚焦或自散焦非线性占主导地位。具体地，可以调整参数，使得竞争等离子体自散焦非线性仅在孤子自压缩阶段周围的克尔自聚焦非线性上占主导地位，其中脉冲前沿上的峰值强度的增加发起竞争自散焦等离子体非线性非局部地作用于后沿，有效地防止那里的孤子形成。当等离子体在自压缩阶段后关闭时，自聚焦再次占主导地位，在后缘启动另一个孤子自压缩阶段。这个过程伴随着1-4 μm的超连续谱产生。该技术可用于产生几个周期脉冲的超快序列。
2017-02-01 physics.optics
Solitary vortices supported by localized parametric gain
我们证明了在有耗光学介质中，当克尔非线性为聚焦和散焦时，由环形参量增益维持的亮涡旋孤子的存在性和稳定性。在离焦非线性情况下，涡旋在所有失谐量下都是稳定的，而在聚焦非线性情况下，涡旋的稳定区域仅限于某些正的失谐量。聚焦介质中的不稳定涡旋转变为稳定的旋转方位角。
2013-05-22 nlin.PS physics.optics
Optical pattern formation in self-focusing and self-defocusing diffractively thick media
该研究以冷原子云为高共振非线性光学介质，探究光相对于原子共振的失谐符号对自聚焦和自散焦非线性下光学图案形成的影响，强调需用“衍射厚”介质描述光-云相互作用以考虑样品内的衍射和非线性传播。
2025-02-11 nlin.PS physics.atom-ph physics.optics
Self-organization of light in optical media with competing nonlinearities
本文研究了光束在具有竞争非局域非线性光学介质中的传输。我们证明了竞争聚焦和散焦非线性的非局部性产生了自组织和稳定的六边形强度模式的稳态，类似于横向晶体的光丝。这种长程有序的签名被证明是可观察到的光在光波导中，甚至在自由空间中的传播。我们考虑一种特定形式的非线性响应，在适当的光耦合后，原子蒸气中出现。然而，自组织的一般现象是竞争非局部非线性的一般结果，因此，也可以在其他环境中观察到。
2016-03-29 nlin.PS physics.atom-ph physics.optics
Higher-order Kerr terms allow ionization-free filamentation in gases
我们发现，高阶非线性指数（$n_4$，$n_6$，$n_8$，$n_{10}$）提供了主要的散焦贡献的超短激光脉冲在空气和氩气中的自沟道在800 nm处，在与先前接受的机制，其中等离子体被认为是占主导地位的散焦过程。他们的考虑允许复制实验观察到的强度和等离子体密度在自导向丝。
2010-11-06 physics.optics
Bright solitons in defocusing media with spatial modulation of the quintic nonlinearity
最近的研究表明，具有立方非线性的自散焦（SDF）介质，其局部系数从中心到外围足够快地增长，可以支持稳定的亮孤子，而不需要使用任何线性势。我们的目标是测试的通用性，这种机制的其他非线性，通过将其应用到一个和两个维（1D和2D）的五次SDF媒体。该模型可以在光学中实现（特别是在纳米粒子的胶体悬浮液中），并且1D模型可以应用于超冷玻色子的Tonks-Girardeau气体的描述。在1D中，非线性调制函数取为$% g_{0}+\sinh ^{2}(βx) $。该模型承认基本孤子的精确解的一个子族。一般\孤子解构造的数值形式，也通过的T-Fermi和变分近似（TFA和VA）。特别是，提出了一种新的分析的VA，在“提高$\mathrm{sech}$“的形式，它提供了一个基本上更好的精度比通常的高斯分析。所有的基本（无节点）一维孤子的稳定性建立通过计算相应的特征值的小扰动，也验证了直接模拟。具有两个节点的高阶一维孤子具有有限的稳定区域，所有具有两个以上节点的模式都是不稳定的。结果表明，最近提出的SDF非线性系统中基亮孤子的“反VK”稳定性判据在此也成立。特别是精确的解决方案，以及产生的二维孤子。
2012-09-04 nlin.PS physics.optics quant-ph
Super-mode spatial optical solitons in liquid crystals with competing nonlinearities
数值研究了非局域非线性竞争效应下双折射液晶中空间光孤子的形成。我们证明了在足够高的输入功率下，聚焦和热致散焦之间的相互作用可能导致双峰基本空间孤子的形成。这些孤子具有恒定的空间相位，因此代表了自诱导扩展波导结构的超模。结果表明，这些双峰孤子在弱吸收条件下是稳定的，并表现出向单峰态的绝热跃迁。
2016-12-17 physics.optics
Interplay of diffraction and nonlinear effects in propagation of ultrashort pulses
研究了超短光脉冲传输过程中衍射效应和非线性效应的相互影响。通过保持横向导数项与剩余非线性贡献分开，我们将因子分解方法应用于手头的问题，推导出适用于弱色散的单向传播方程，并将其简化为傍轴射线情况下的缓慢演化波近似。数值模拟结果的比较表明，当自聚焦起重要作用时，两个方程的数值模拟结果有明显的差异。我们特别关注考虑衍射以及克尔型和二阶非线性的超短太赫兹脉冲的传播建模。比较测量和模拟的波形，我们推导出锂的非线性折射率的值在太赫兹区域是三个数量级大于在可见光。
2015-10-02 physics.optics
Complete Field Characterization of Ultrashort Pulses in Fiber Photonics
本文报道了一种简单的光纤实现技术，该技术基于仅处理脉冲光谱和在一小段光纤后测量的两个自相位调制光谱，用于完全重建超短激光脉冲的强度轮廓和相位。它的适用性示出在电信范围内的光纤系统的一个例子。提出了一种考虑色散效应的无色散近似反演算法。所得到的结果证实了独立的测量，使用二次谐波产生频率分辨光门技术，并通过重建故意引入的信号功能。我们还提供了估计，展示了在全波导光学系统中实施这种技术的巨大机会，从光通信到具有毫微微焦耳脉冲的纳米光子学以及中红外光子学，其中可以使用具有巨大光学非线性的特种光纤。
2017-12-09 physics.optics
Single mode output by controlling the spatiotemporal nonlinearities in mode-locked femtosecond multimode fiber lasers
由于单模光纤纤芯的空间限制引起的高非线性，限制了光纤锁模激光器的性能。为了大量增加飞秒脉冲的脉冲能量，在振荡器外部获得放大。近年来，时空锁模被认为是光纤激光器的一条新的发展方向。然而，光束质量是高度多模和/或具有低脉冲能量。本文提出了一种在锁模多模光纤振荡器中直接获得高脉冲能量的方法，其输出光束接近单模。我们的方法依赖于通过非线性克尔效应的空间自光束清洁，并且我们展示了具有M2<1.13光束轮廓、高达24 nJ能量和低于100 fs压缩持续时间的多模光纤振荡器。报道的方法是进一步的功率可扩展的较大芯尺寸的光纤，并可能有利于应用，需要高功率超短激光器与商用光纤。
2020-05-14 nlin.PS physics.optics
Plasmon-driven Ultrafast and Highly Efficient Saturable Absorption for Ultrashort Pulse Generation Based on 2D V2C
针对通信波长下二维材料中等离子体驱动超快非线性利用的挑战，本文通过调控表面等离子体共振将少层V2C MXene用作可饱和吸收体，揭示其超快弛豫机制并实现高性能锁模脉冲输出，确立了等离子体MXene在定制超快光子器件中的范例。
2025-08-25 physics.app-ph physics.optics
Effects of Random Birefringence in Multimode Fibers on Nonlinear Ultrashort Pulse Propagation
本文利用修正的广义多模非线性薛定谔方程研究随机双折射对超短脉冲传输的影响，揭示其通常削弱非线性但与孤子自频移关系复杂，并发现高功率下光束自清洁仍可保持。
2025-05-14 physics.optics
Pulse propagation in one-dimensional disordered photonic crystals: Interplay of disorder with instantaneous and relaxing nonlinearities
利用时域数值模拟方法研究了超短光脉冲在无序多层膜中的传输。我们考虑的情况下，瞬时和非瞬时克尔非线性的结构材料。无序和非线性的竞争性质在长和短时间尺度上被揭示。我们还特别关注了具有弛豫非线性的光子晶体中的脉冲自陷效应，并给出了这种效应对无序度的依赖性。我们相信，这里报道的结果将是有用的，不仅在光学领域，而且从经典波在非线性无序周期介质中传播的一般问题的立场。
2014-05-12 physics.optics
Stable multiple-charged localized optical vortices in cubic-quintic nonlinear media
用解析和数值方法研究了具有聚焦立方和散焦五阶非线性介质中的二维涡旋明孤子的稳定性。证明了在一定的临界光束功率以上，不仅存在单电荷和双电荷涡旋孤子，而且存在多电荷涡旋孤子。一个涡旋孤子发生鲁棒性相对于自散焦制度提供了它的径向轮廓变得平坦，使一个自陷波光束得到一个明显的表面的破缺调制不稳定性。结果表明，微扰稳定涡旋孤子的动力学类似于具有表面张力的液体流的振荡。利用非线性竞争介质中空间涡旋孤子维持有效表面张力的思想，解释了调制不稳定性的抑制。
2003-08-20 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
Spatial solitons and stability in self-focusing and defocusing Kerr nonlinear media with generalized PT-symmetric Scarff-II potentials
本文对自聚焦和散焦非线性薛定谔方程中的亮孤子进行了统一的理论研究。特别地，PT对称k波数Scarff II势和多阱Scarff II势被分别考虑。对于k波数的Scarff II势，参数空间可以分为不同的区域，分别对应于PT对称性的破缺和未破缺，以及自聚焦和散焦Kerr非线性的亮孤子。对于多阱Scarff II势，利用周期性空间调制的Kerr非线性效应可以得到亮孤子。利用数值模拟的方法详细分析了具有PT对称k波数和Scarff II势阱的亮孤子的线性稳定性。由于非线性的存在，在PT对称性的破缺和未破缺区域都出现了稳定和不稳定的亮孤子。进一步研究了具有广义PT对称Scarff II势的三维自聚焦和离焦NLS方程中的亮孤子。这在基于非线性耗散但PT对称系统中光孤子的光信息传输和处理领域具有潜在的应用价值。
2015-09-20 math-ph math.MP nlin.PS
Self-trapped leaky waves in lattices: discrete and Bragg soleakons
我们提出晶格solekons：自陷波，自一贯填充泄漏模式的自感缺陷周期性电位。两种类型，离散和布拉格，晶格soleakons的预测。由自聚焦和自散焦非线性的组合支持的离散soleakons在长传播距离下稳健地传播。它们最终会突然瓦解，因为它们以越来越快的速度向无穷大发射能量。相比之下，布拉格日光泄漏仅通过自聚焦自捕获，并且它们不会分解，因为它们以降低的速率发射功率。
2013-01-03 nlin.PS physics.optics
Soliton compression to few-cycle pulses with a high quality factor by engineering cascaded quadratic nonlinearities
提出了一种利用多节结构的非线性晶体来提高具有级联二次非线性的少周期孤子压缩的有效方法。通过对级联二次非线性项的工程化处理，在每一段实现了低有效阶数的孤子压缩，从而获得了高质量的、压缩因子较大的短周期脉冲。每个后续部分都被设计为使得离开前一部分的压缩脉冲经历与适度的孤立子阶数对应的总体有效自散焦立方非线性，该阶数保持大于1以确保进一步压缩。这是通过增加新部分中的级联二次非线性来实现的，同时降低了残余相位失配。每一段的低孤子阶数保证了良好的脉冲质量和高效率。数值结果表明，即使在压缩因子很大的情况下，压缩脉冲的持续时间也小于3个周期，并且与标准孤子压缩相比，压缩脉冲具有最小的基座和较高的品质因数.
2012-11-09 physics.optics
Existence and Stability of Dissipative Solitons in a Dual-Waveguide Lattice with Linear Gain and Nonlinear Losses
研究聚焦和散焦非线性下双波导晶格中同相与反相耗散孤子的存在性及稳定性，发现孤子从线性放大模式分叉，且稳定区域随线性增益与非线性损耗变化，传播模拟验证了线性稳定性分析结果。
2024-07-17 nlin.PS physics.optics
Terahertz Phonons coherently couple Ultrashort Solitons inside a Cavity
超快原子振动介导热传输，作为化学键的指纹，并驱动凝聚态系统中的相变。短于原子振荡周期的光脉冲不仅可以探测，甚至可以激发和控制集体激发。一般来说，这种相互作用是用自由传播脉冲进行的。在这里，我们展示了腔内激发和时域采样的相干光学声子内的有源激光振荡器。采用实时光谱干涉，我们揭示了太赫兹拍的拉曼活性光学声子可以绑定时间孤子的束缚态-称为“孤子分子”-我们解决了声子和腔内孤子运动的相干耦合机制。同时发生的电子和核的非线性产生不同的孤子轨迹，有效地增强相干拉曼信号。结果，我们观察到孤子间的运动自动执行高速时域拉曼光谱的增益介质。特别是，我们的研究结果指出了拉曼诱导的孤子相互作用在晶体激光介质和微谐振器的影响，并提供了独特的视角，对超快非线性声子，利用增强耦合的原子运动和腔内的孤子。
2021-04-04 physics.optics
The photodetection of ultrashort optical pulse trains for low noise microwave signal generation
来自光源的电信号已经达到了创纪录的低相位噪声水平，并且已经证明了在微波域中达到的最高频率稳定性。实现这种超稳定的相位和频率性能需要高保真的光电转换，通常通过高速光电二极管执行。本文综述了光脉冲直接光电探测的特点，目的是从光源中产生高功率、低相位噪声的微波信号。两种最流行的类型的光电二极管检测器用于低噪声微波产生的电脉冲特性，可实现的微波功率，和光电探测器的非线性进行了讨论。回顾了光电探测固有的噪声源，例如散粒噪声、闪烁噪声和光载子散射，并讨论了它们对微波相位保真度的影响。从光电探测，平衡功率饱和，光放大，和幅度到相位转换，达到最低的噪声可能的一般准则，也提出。
2023-02-28 physics.ins-det physics.optics
Ultrafast and octave-spanning optical nonlinearities from strongly phase-mismatched cascaded interactions
级联非线性引起了人们极大的兴趣，但超快应用受到了同时要求接近相位匹配和具有超快飞秒响应时间的严重阻碍。在这里，我们表明，在强相位失配的非线性频率转换晶体的泵浦脉冲可以经历一个大的和极宽的自散焦级联克尔类非线性。通过与晶体中最大的二次张量元素的相互作用来确保大的级联非线性，并且强相位失配确保具有倍频程跨越带宽的超快非线性响应。我们通过实验验证了这一点，显示几个周期的孤子压缩与非临界级联二次谐波产生：高能47 fs的红外脉冲压缩在一个只有1毫米长的散装锂晶体的17 fs（下4个光学周期）与80%的效率，并在进一步传播的octave跨越超连续谱观察。这种超快级联预计将发生在使用标准非线性晶体跨越近红外和中红外的宽范围的泵浦波长。
2012-07-12 physics.optics
Anderson Localization in Nonlocal Nonlinear Media
从理论和数值计算两方面研究了聚焦和散焦非线性对高度非局域介质中安德森局域化的影响。利用微扰方法求解了随机势作用下的非定域非线性薛定谔方程，表明非定域性使Anderson态稳定。
2012-01-18 cond-mat.dis-nn physics.optics
Stabilization of solitons under competing nonlinearities by external potentials
我们报告的分析结果的家庭的一维（1D）被困孤子，竞争自聚焦（SF）五次和自散焦（SDF）三次非线性项。两个捕获势被认为是，谐波振荡器（HO）和δ功能的。该模型适用于胶体波导和其他光子介质中的光孤子，以及加载到准一维陷阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中的物质波孤子。对于HO势，采用变分近似和T-Fermi近似（VA和TFA）得到了近似形式的结果，并给出了完整的数值形式，包括基态和第一反对称激发态。对于Delta函数吸引势，结果以完全解析的形式给出，并通过数值方法进行了验证。指数局域孤子和弱局域捕获模式被发现的δ功能的潜力。最重要的结论涉及竞争的Vakhitov-Kolokolov（VK）和反VK标准的适用性，以确定下的竞争SF和SDF条款的作用下产生的孤子的稳定性。
2014-11-25 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Ultrashort filaments of light in weakly-ionized, optically-transparent media
现代激光源现在提供持续时间达到几个周期的超短光脉冲，超过焦耳水平的高能量和超过几太瓦（TW）的峰值功率。当这种脉冲通过光学透明介质传播时，它们首先在空间中自聚焦并增强强度，直到它们通过光电离产生稀薄的等离子体。对于自由电子密度和低于其击穿极限的束强度，这些脉冲演变为自我引导的对象，从克尔聚焦过程，介质的色散和电子等离子体的散焦作用之间的连续平衡。十年前发现的这种自沟道机制揭示了一种新的物理学，广泛扩展了非线性光学的前沿。其意义包括TW光束在大气中的长距离传输，超连续谱发射，脉冲缩短以及高次谐波产生。本文综述了近10多年来该领域的重大进展。特别强调的是奠定了理论建模的传播方程，其物理成分进行了讨论，从数值模拟。飞秒脉冲在气态或凝聚态材料中传播的差异被强调。还注意到了多重散射的不稳定性，广泛的，强大的光束，打破了小规模的细胞沿光路的能量分布，在恶劣的天气，他们的大锥形发射利用多污染物遥感，非线性光谱，并在空气中引导放电的可能性，最终解决的基础上的实验结果。
2006-12-06 physics.optics physics.plasm-ph
Spectral dependence of purely-Kerr driven filamentation in air and argon
基于数值模拟，我们表明，高阶非线性指数（高达$n_8$和$n_{10}$，分别）的空气和氩气有一个占主导地位的贡献，聚焦和散焦的超短激光脉冲的自导引在大部分的频谱。因此，等离子体产生和放电被解耦。因此，紫外波长可能不是需要最大化电离的应用的最佳波长。
2010-11-06 physics.optics
Controlling spatiotemporal nonlinearities in multimode fibers with deep neural networks
多模光纤中的时空非线性相互作用对于通过利用从准连续波到以可见光到红外泵浦波长为中心的超短脉冲的不同泵浦机制的非线性传播来进行光束整形和频率转换是感兴趣的。多模光纤中的非线性效应强烈地依赖于激发条件，然而关于这一课题的研究报道相对较少。在这里，我们提出了第一种机器学习方法，通过深度神经网络定制激励条件来学习和控制多模光纤内部的非线性频率转换。利用实验数据训练深度神经网络，以学习泵浦脉冲的空间光束轮廓与光谱生成之间的关系。对于不同的用户定义的目标光谱，网络建议的光束形状的应用和控制级联拉曼散射和超连续谱产生过程实现。我们的研究结果提出了一种新的方法来调谐宽带光源的光谱。
2019-09-23 physics.optics
The universality of filamentation-caused challenges of ultrafast laser energy deposition in semiconductors
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Laboratoire Hubert Curien, Université Jean Monnet（让·莫内大学于贝尔·居安实验室）；First Light Imaging S.A.S.（第一束光成像有限公司）；Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), Foundation for Research and Technology—Hellas (FORTH)（希腊基础研究与技术基金会电子结构与激光研究所）；University of Crete（克里特大学）；Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）
本研究证明纤维化普遍决定了各种半导体中超快激光脉冲的传播，通过提取关键非线性参数的时间尺度定律，提出时间-频谱成型优化能量沉积，为半导体内部选择性定制奠定基础。
2025-04-21 nlin.AO nlin.PS physics.app-ph
Criteria for the experimental observation of multi-dimensional optical solitons in saturable media
提出了在可饱和折射非线性介质中观测多维光孤子的实验判据。该标准适用于实际的材料参数（表征立方自聚焦和五阶自散焦非线性，双光子损耗，和光学损伤阈值）为各种玻璃。通过这种方式，我们确定了这些玻璃中孤子形成的操作窗口。结果发现，双光子吸收设置严格的限制上的窗口。我们的结论是，虽然一个定义良好的窗口的参数存在的二维孤子（空间或时空），对于他们的三维时空对应物存在这样的窗口\emph{does not}，由于玻璃的非线性损失。
2004-09-16 physics.optics
Double-discrete solitons in fishnet arrays of optical fibers
我们证明了交叉光纤阵列支持光束的双离散线性和非线性传播，其中不仅横向坐标（光纤的数量）是离散的，而且纵向（传播）坐标，即，纤维交叉部位的数量也是有效离散的。在线性极限下，这种传输机制具有双离散自准直特性。同时具有聚焦和散焦非线性的非线性鱼网阵列产生双离散空间孤子。孤子从线性色散关系的两个不同分支分叉，具有强相互作用，形成复合态。在连续极限下，非线性渔网模型简化为与描述布拉格光栅的方程类似的耦合模方程组，但没有交叉相位调制项。
2013-08-06 nlin.PS physics.optics
Generalized Short Pulse Equation for Propagation of Few-Cycle Pulses in Metamaterials
我们表明，超短脉冲（几个周期）在非线性Drude超材料与电和磁克尔非线性的传播描述耦合广义短脉冲方程。所得到的方程系统概括的情况下，超材料的短脉冲方程和它的矢量概括描述的几个周期的脉冲在介质光纤超出缓慢变化的包络近似导致非线性薛定谔方程。
2015-12-31 physics.optics
Investigation of the Kerr-lens Mode Locking Ability of Cr:ZnSe Solid-State Laser
通过对Cr：ZnSe激活介质非线性折射率的理论计算，预测了Cr：ZnSe激活介质在2000 - 3000 nm光谱范围内存在较强的离焦级联二阶非线性。在此基础上，提出了克尔透镜锁模的最佳腔结构，可以实现亚100 fs的脉冲持续时间。数值模拟证实了强自相位调制导致的激光器的强失稳过程。超短脉冲产生的稳定性是可能的，由于光谱过滤，增加了脉冲持续时间高达300 fs。
2000-09-18 physics.optics
One-dimensional gap solitons in quintic and cubic-quintic Fractional nonlinear Schrödinger equations with a periodically modulated linear potential
竞争的非线性，如三次（克尔）和五次非线性项的强度是相反的符号（非线性前面的系数），存在于各种物理介质中（特别是在光学和物质波介质中）。在标准非线性薛定谔方程中，自聚焦立方非线性和自散焦五次非线性之间的良性竞争（称为自聚焦五次模型）在D维局域结构的产生和稳定中起着重要作用.我们将一个外部周期势（线性晶格）引入到这个模型中，并将其推广到近年来开始出现的空间分数阶情形--非线性分数阶薛定谔方程（NLFSE），从而得到了五阶或纯五阶NLFSE，并研究了其中自陷模的传播和稳定性。发现了两种一维局域间隙模，包括基模间隙孤子和偶极模间隙孤子。采用基于线性稳定性分析和直接数值模拟的方法，我们得到了所有局域模的稳定区域，特别地，反Vakhitov-Kolokolov准则适用于仅五阶非线性项和竞争五阶-五阶非线性项框架中产生的孤子族的稳定部分.
2019-09-21 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Nonlinear acousto-magneto-plasmonics
本文综述了超短激光脉冲激发下金属-铁磁体混合多层结构中声、磁和等离子体瞬态相互作用的实验和理论研究进展。主要重点是了解材料中声学动力学的非线性方面以及非线性光学和磁光响应的特性。以Kretschmann几何中的金-钴-银三层结构为例，详细讨论了静态磁光二次谐波产生的非线性光学探测。此外，我们的实验表明，在黄金中传播的巨大的超短声脉冲的非线性整形可以量化的时间分辨等离子体干涉，以及这些超短光脉冲如何动态调制的光学非线性。混合多层膜光学性质的有效介质近似有助于理解新的光学检测技术。在讨论中，我们重点介绍了半导体量子点中的非线性磁弹性相互作用和应变诱导效应的最新研究成果。
2016-02-21 cond-mat.mes-hall 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
Stable vortex solitons sustained by a localized gain in the cubic medium
本研究提出一种含纯立方散焦非线性与非均匀线性增益的简单耗散系统，通过特殊能量流机制实现高拓扑荷稳定涡旋孤子，揭示增益、损耗对孤子的影响及特殊动力学，为相关系统的涡旋态形成提供高效机制。
2024-04-28 nlin.PS physics.optics
Shot noise limited characterization of femtosecond light pulses
在飞秒或阿秒时间尺度上用光探测物理系统的演化需要超短光脉冲的精确表征。这种脉冲的时间分布通常通过利用光学非线性的方法来检索，这需要显著的信号功率并且在有限的光谱范围\cite{Trebino_Review_of_Scientific_Instruments97,Walmsley_Review_09}中操作。我们提出了一种线性自参考表征技术的基础上的脉冲光谱分量的时域本地化，在单光子制度。光谱切片的精确定时是用标准单光子探测器实现的，使得该技术适用于从近红外到深紫外的任何光谱范围。使用探测电子学与约$70$ ps响应，我们检索的时间轮廓的皮瓦脉冲训练与$\sim10$ fs分辨率，设置一个新的规模的灵敏度在超短脉冲表征。
2010-07-31 physics.ins-det physics.optics
Crossovers from nonlinear wave-packet acceleration to wave-mixing and self-trapping in the Hatano-Nelson model
Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Le Mans Université（勒芒大学）
研究非线性波包在非 reciprocity 系统中的传输行为，揭示非线性与放大作用的相互作用导致波包经历三个动态阶段：非线性皮肤阶段、波混和阶段和自囚禁阶段。
2026-09-22 cond-mat.dis-nn nlin.PS physics.optics
Topological linear and nonlinear gap modes in defected dimer lattice with fourth-order diffraction
研究了具有四阶衍射的缺陷二聚格子中线性与非线性拓扑模式的特性，发现四阶衍射可扩大带隙并拓宽孤子稳定性窗口。
2025-05-28 nlin.PS physics.optics
Quantum gravity simulation by non-paraxial nonlinear optics
我们表明，在普朗克尺度的物理模拟可以发现在紧聚焦激光束的传播。在广义量子力学中出现的各种方程在形式上与描述非傍轴激光束的非线性非局域传输的方程相同。该分析包括一个广义的不确定原理，并表明，非线性聚焦光束的尺寸相当于波长对应于所谓的最大局域态的自发激发。该方法，由量子引力物理学的思想驱动，允许一个预测存在的自陷亚波长孤立波的聚焦和散焦非线性，并开辟了道路，实验室模拟的现象，已被认为是无法访问的。
2014-06-25 hep-th nlin.PS physics.optics
Band-edge solitons, Nonlinear Schrodinger / Gross-Pitaevskii Equations and Effective Media
考虑一类具有周期势的非线性Schrodinger / Gross-Pitaevskii（NLS/GP）方程，该方程具有偶对称性.我们构造“孤子”，围绕任何点的对称的潜力。对于聚焦（有吸引力的）非线性，这些解决方案分叉从零状态在最低的带边频率，到半无限的光谱间隙。我们的研究结果扩展到分叉到有限的光谱间隙，聚焦或散焦（排斥）的非线性更严格的假设下。利用均匀化NLS/GP方程的慢衰减解来近似频率在带边附近的孤子非线性束缚态，该方程具有恒定的均匀化有效质量张量和有效非线性耦合系数，并由Bloch态调制.对于具有周期势的临界NLS方程，例如具有周期势的立方二维NLS/GP，我们的结果表明，当接近谱带边频率时，极限孤子功率等于常数λ * 乘以平移不变临界NLS方程的最小质量孤子.对于任意的非常数势，可以用带边布洛赫本征函数和有效质量张量的行列式来表示，并且0<1$.通过对频率在谱带边缘附近的束缚态的数值计算，证实了上述结果。最后，这些结果的控制非线性波使用周期性结构的影响。
2010-02-18 cond-mat.soft nlin.PS physics.optics
Nonlinear Spectroscopy and All-Optical Switching of Femtosecond Soliton Molecules
受限结构的出现和斑图形成是在各种物理、化学和生物系统中发现的并发非线性相互作用的特殊表现[1]。光孤子是由各种非线性实现的极端空间或时间限制的标志。这种粒子状结构可以组装成复杂的稳定排列，形成“孤子分子”[2，3]。最近的工作揭示了这些束缚态的振荡内部运动，类似于分子振动[4-8]。这些观察结果引出了一个问题，即“分子”类比的范围有多大，分子光谱学的进一步概念是否适用于这种情况，以及这种内部分子动力学是否可以由外部驱动或操纵。在这里，我们探测和控制这样的超短束缚态的光学振荡器，利用实时光谱和时间相关的外部扰动。我们介绍了二维光谱的线性和非线性的束缚态响应和解决非谐孤子相互作用导致泛音和次谐波的产生。采用非微扰相互作用，我们展示了不同的绑定分离的不同状态之间的全光开关，开辟了超快光谱，光学逻辑运算和全光存储器的新方案。
2019-08-12 nlin.PS physics.optics
Optical Forces of Focused Ultrafast Laser Pulses on Nonlinear Optical Rayleigh Particles
光阱的原理通常基于光场与线性诱导偏振的相互作用。然而，当非线性光学纳米粒子被超快激光脉冲捕获时，来自非线性偏振的光学力变得显著。本文基于线性和非线性偏振效应，利用高重复频率超快激光脉冲，建立了作用在非线性光学纳米颗粒上的时间平均光学力。我们调查的折射非线性的大小和符号的光学力的依赖性。结果表明，自聚焦效应增强了光阱的俘获能力，而自散焦效应导致焦平面上势阱的分裂，使光阱不稳定。我们的计算结果与已有的实验观测结果吻合较好，为捕获非线性光学粒子提供了理论支持。
2017-09-21 physics.optics
Generating mid-IR octave-spanning supercontinua and few-cycle pulses with solitons in phase-mismatched quadratic nonlinear crystals
我们讨论了一种新的方法产生倍频程跨越超连续谱和几个周期的脉冲在重要的中红外波长范围。该技术依赖于强相位失配级联二次谐波产生（SHG）中红外非线性频率转换晶体。重要的是，我们在这里调查所谓的非临界SHG的情况下，没有相位匹配可以实现，但作为补偿，最大的二次非线性被利用。如果级联非线性大于竞争材料的自聚焦非线性，则可以激发自散焦时间孤立子，并且我们定义了合适的品质因数来筛选广泛的具有大的有效二阶非线性的中红外电介质和半导体材料$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
Temporal characterization of laser pulses using an air-based knife-edge technique
本研究在环境空气中应用等离子体诱导频率分辨光开关（PI-FROSt）技术，利用电离产生的超快散焦透镜实现超短激光脉冲的高可靠时间与频谱重建，且仅需聚焦反射镜，无需额外光学元件。
2024-04-22 physics.optics
Room-temperature exciton-polariton-driven self-phase modulation in planar perovskite waveguide
本研究在室温平面MAPbBr₃钙钛矿平板波导中观测到超短激子-极化激元脉冲的多种非线性光谱演化，理论揭示了孤子对到冲击波的转变，推动了钙钛矿基超快非线性片上极化激子学发展。
2024-12-10 nlin.PS 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
Nonlinear control of photonic higher-order topological bound states in the continuum
高阶拓扑绝缘体（HOTI）是近年来发现的一类具有分数电荷的角态拓扑相。这些状态和连续体中的束缚态（BIC）这一看似无关的现象之间的一种意想不到的联系最近被揭示出来。当非线性被添加到HOTI系统中时，会出现一些根本性的重要问题。例如，非线性如何将高阶拓扑BIC与系统的其余部分（包括连续状态）耦合？事实上，迄今为止，非线性HOTI中的BIC仍然未被探索。在这里，我们展示了非线性，高阶拓扑结构和BIC在光子平台中的相互作用。我们观察到拓扑角状态，偶然地，也BIC在激光写入的二阶拓扑晶格。我们进一步证明了在低非线性下与边缘态的非线性耦合，在高非线性下转变为孤子。理论上，我们计算模拟的Zak相位在非线性政权，说明拓扑BIC可以积极调整聚焦和散焦非线性。我们的研究也适用于其他非线性HOTI系统，在新兴的拓扑驱动器件中具有广阔的应用前景。
2021-06-01 physics.optics
Dirac-Point Solitons in Nonlinear Optical Lattices
报道了在无光子带隙的周期系统中发现的一种新的孤子。孤子是一种非线性的自陷波包。它们在物理学的许多分支中得到了广泛的研究。周期系统中的孤子是由光子带隙支持的局域态，近十年来已成为孤子研究的主流。在这封信中，我们报告了一种新的孤子位于狄拉克点超越光子带隙的发现。狄拉克点是光子能带结构的圆锥奇点，其中波动服从著名的狄拉克方程。这些新的孤子是由狄拉克点而不是光子带隙维持的，因此相对于传统的带隙孤子在概念理解上有了某种进步。除了它们在孤子理论中的理论影响外，它们还具有许多潜在的用途，因为这种孤子具有显着的稳定特性，并且在具有自聚焦和自散焦非线性的克尔材料和光折变晶体中都是可能的。新的结果优雅地揭示了传统的光子带隙时，狄拉克点是不需要的。这些发现丰富了孤子族，并为流体力学、等离子体物理和玻色-爱因斯坦凝聚体等物理学的许多分支中的非线性波的研究提供了有价值的信息。
2015-11-24 physics.optics
Nonlinear vortex light beams supported and stabilized by dissipation
我们将非线性贝塞尔涡旋光束描述为非线性薛定谔方程的定域定态解，该方程包含一个耗散项，该耗散项解释了在普通光学介质中发生的高功率多光子吸收过程.在这些光束中，能量和轨道角动量被永久地转移到内部非线性环中的物质，同时它们被来自外部线性环的螺旋向内的能量和角动量流所补充，作为一个内在的水库。与涡旋孤子和耗散涡旋孤子不同，这些涡旋光束的存在并不严格依赖于色散非线性的精确形式，如克尔自聚焦或自散焦，并且不需要平衡增益。他们已被证明发挥突出的作用，在“管状”的实验与强大的，携带涡流的贝塞尔光束，在那里他们作为吸引子的光束传播动力学。非线性贝塞尔涡旋光束为环形涡旋光束在均匀自聚焦克尔介质中的稳定传输问题提供了一种新的解决方案。稳定性分析表明，存在单涡或多涡的非线性Bessel涡束，这些涡束对方位向破裂和坍缩是稳定的，而使这些涡束稳定的机制是耗散。非线性Bessel涡旋光束的稳定性解释了在圆管折射实验中的观测结果。
2017-02-22 physics.optics
Brewster solitons and omnidirectional solitons in one-dimensional optical structures involving Kerr-type nonlinear materials
本文研究含克尔型非线性材料的一维光学结构中布鲁斯特孤子与全向孤子的激发，分析两类结构的孤子产生机制及特性，揭示了磁导率匹配可实现与入射角无关的全向最大透射孤子态。
2024-12-10 physics.optics
Temporal trapping: a route to strong coupling and deterministic optical quantum computation
确定性光子-光子门的实现是光量子计算和工程的核心目标。一个长期存在的挑战是，由于现有光子结构中的关键损耗限制权衡，可扩展的室温材料平台中的光学非线性太弱，无法实现所需的强耦合。在这项工作中，我们介绍了一种新的限制方法，色散工程的时间捕获，以规避权衡，铺平了道路，全光强耦合。时间限制由辅助陷阱脉冲通过交叉相位调制施加，其与波导的空间限制相结合，产生“飞行腔”，其将非线性相互作用强度增强至少一个数量级。数值模拟证实，时间捕获限制多模非线性动力学的单模子空间，使高保真确定性量子门操作。通过实际的色散工程和损耗数据，我们证明了时间俘获的超短脉冲可以在短期非线性纳米光子平台上实现强耦合。我们的研究结果突出了超快非线性光学成为第一个实现强耦合的可扩展，高带宽和室温平台的潜力，为量子计算，模拟和光源开辟了一条新的道路。
2022-12-01 physics.optics quant-ph
