项目名称: 非线性无衍射光束的设计与特性研究

项目编号: No.11504186

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 胡毅

作者单位: 南开大学

项目金额: 24万元

中文摘要: 无衍射光束被广泛地应用于信息通讯、量子光学、生命科学、材料加工等众多领域,然而在越来越多相关的应用中,光学非线性对它们的传播特性造成不利的影响。人们已意识到它们的设计与构造需同时考虑非线性因素,然而目前这样实现的非线性无衍射光束还有限,导致其传播特性与机理的研究还面临诸多不足。本项目将针对该领域亟待解决的问题,在我们前期的工作基础上,以期从理论和实验上系统地建立起关于非线性无衍射光(特别是二维情况)的设计与构造方法,并通过分析它们的非线性传播过程,弄清这些光束的稳定性和自愈功能等,解决线性系统求解的若干无衍射光在非线性环境中传输性质不能保持的问题,进一步地,我们还将研究它们与其它光束的相互作用过程,以期弄清它们的类粒子行为。希望本项目的开展能让非线性无衍射光束更好地服务于非线性光学的其它研究方面,从而让相关应用变得更加精确与可控,也希望对其它波动领域中的研究起到一定的借鉴作用。

中文关键词: 自聚焦与自散焦;扩散非线性;非线性传输;无衍射光束;非线性相互作用

英文摘要: Non-diffraction beams have been extensively employed in a variety of applications, such as communication, quantum optics, biology, material processing, etc. However, Nonlinearities are usually detrimental to the properties of these beams in an increasing number of applications. It has been recognized that their design and generation should be performed by also taking the nonlinearity into account, but the nonlinear non-diffraction beams realized in this way is still less reported, which leads to many unsolved problems on studying the propagation properties and mechanism of these beams. In this proposal, we aim to solve the urgent issues in this field with the help of our previous work. The method on the design and the generation of nonlinear non-diffraction beams will be systematically developed, particularly for the two dimensional case. Moreover, their stability and self-healing properties will be uncovered through analyzing the nonlinear propagation of these beams, in order to solve the problem of that their counterparts obtained in linear systems cannot keep the properties in the nonlinear environment. Furthermore, the nonlinear interaction of these beams with other ones will be investigated, aiming to understand their particle-like behavior. We expect that our study will allow the nonlinear non-diffraction beams to better serve the research in other areas of nonlinear optics and allow the relevant applications in a more precise and more controllable fashion, and that the method employed in this proposal will be useful for studying other wave dynamics.

英文关键词: self-focusing and self-defocusing;diffusion nonlinearity;nonlinear propagation;non-diffraction beams;nonlinear interaction

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